Fe3O4的電學(xué)性質(zhì)分析

文/鄧紫蕓，湖南省地質(zhì)中學(xué)

Fe3O4為地心中較為重要的組成部分之一，不僅可作為磁性材料使用，更可作為新興功能材料投入到各行業(yè)中。迄今為止， 已有多名研究人員對Fe3O4展開研究，主要針對Fe3O4的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，試圖發(fā)現(xiàn)是否能夠根據(jù)此類性質(zhì)將其使用于更多領(lǐng)域。但問題亦隨之出現(xiàn)，F(xiàn)e3O4處于有氧環(huán)境下易受氧化，轉(zhuǎn)變過程中磁性大幅度下降，為保證分析過程中Fe3O4不受外界因素影響，性質(zhì)分析中以β-CD作為輔助道具進(jìn)行電學(xué)分析。

1 電學(xué)性質(zhì)分析方式

電學(xué)性質(zhì)分析過程中，首先應(yīng)制備電極，制備過程與步驟如下：首先應(yīng)于金剛石表面鍍一層Al2O5膜，作為絕熱層，其可較大程度地保障樣品絕熱，有效防止熱量因其他因素散失。隨后于Al2O5膜上鍍一層鉬膜，刻制互不聯(lián)通部分。電極間間距皆為50μm。此類手段基于范德堡原理，主要采取調(diào)節(jié)模板的方式改變電極寬度，使電極受到保護(hù)。

電導(dǎo)率測量過程中，將實(shí)驗(yàn)裝置通電，測量電壓值。隨后更換端口展開測量，再次測量相關(guān)數(shù)據(jù)，測量電壓的同時需注意測量中樣品的厚度，獲取較為有效的數(shù)據(jù)后，可利用范德堡公式計(jì)算出樣品電阻率，分析其電學(xué)性質(zhì)。采用范德堡公式測量電阻的方式中，主要誤差來源于樣品的形狀與厚度，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意此類因素，使誤差盡可能減小，獲得詳實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

2 分析結(jié)果與討論

本次試驗(yàn)針對Fe3O4的電學(xué)性質(zhì)展開分析，采取將其置于高壓情況下的手段測試其電學(xué)性質(zhì)及相關(guān)參數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，F(xiàn)e3O4經(jīng)β-CD的保護(hù)后，其電學(xué)性質(zhì)較為良好，電導(dǎo)率隨壓力上升逐漸發(fā)生變化，此類變化成勻速傾向，與壓力大小成正比。當(dāng)數(shù)值處于17.0 GPa時，其值隨常壓電導(dǎo)率發(fā)生突變，隨后電導(dǎo)率與壓力共同發(fā)生轉(zhuǎn)變，以電流傳輸結(jié)束為止。

Fe3O4的電學(xué)性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)中，卸壓實(shí)驗(yàn)中電導(dǎo)率的變化與加壓過程中的變化具有較大差距，電導(dǎo)率無突變現(xiàn)象，且卸壓后對Fe3O4進(jìn)行測試，其電導(dǎo)率較初始階段所測試數(shù)值高2.7數(shù)量級。此類現(xiàn)象經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)表述后確定為不可逆轉(zhuǎn)變。對此類狀況展開分析，將卸壓后的電導(dǎo)率與試驗(yàn)初期材料的電導(dǎo)率進(jìn)行對比，可發(fā)現(xiàn)Fe3O4的電導(dǎo)率與壓力有關(guān)，但不同于上文所述，其增加雖隨壓力增加，但并無相關(guān)規(guī)律可循。同時，升壓狀態(tài)中Fe3O4的能帶中出現(xiàn)較多缺陷能級，此類缺陷能級狀態(tài)有利于能量傳導(dǎo)，使電導(dǎo)率隨壓力增加。所以可判定，實(shí)驗(yàn)中Fe3O4載壓能力與壓力有關(guān)，電學(xué)性質(zhì)于不受影響的情況下較為優(yōu)越，經(jīng)一系列試驗(yàn)后，可將其確認(rèn)為半導(dǎo)體性質(zhì)的電學(xué)材料。

3 Fe3O4電學(xué)性質(zhì)應(yīng)用

利用Fe3O4的電學(xué)性質(zhì)，可將其應(yīng)用于不同領(lǐng)域。下文將針對目前應(yīng)用較廣的納米級Fe3O4進(jìn)行分析，描述迄今為止的技術(shù)手段中F e3O4的具體應(yīng)用。

3.1 生物醫(yī)藥

生物醫(yī)藥領(lǐng)域中，免疫磁性微球?yàn)榧{米級Fe3O4與高分子骨架材料支撐的生物醫(yī)用材料，此類高分子材料具有性質(zhì)穩(wěn)定、生物兼容性較高、高強(qiáng)度、無毒等優(yōu)點(diǎn)，并因此特性被使用于各類醫(yī)學(xué)治療手段中，如可夠有效對磁共振成像、磁分離、靶向藥物載體等方面切實(shí)做出貢獻(xiàn)。除此以外，其對X光的成像方面亦有貢獻(xiàn)。目前造影劑中已使用此類材料，較以往模式下的X光成片更清晰，可較為細(xì)致地觀察患者病理部位。

3.2 磁性液體

磁性液體的本質(zhì)為眾多納米級微粒，F(xiàn)e3O4作為其中適用范圍較廣、造價(jià)成本較低的材料目前已廣泛應(yīng)用于磁性液體制備中。此類磁性液體能夠有效應(yīng)用于選礦技術(shù)、阻尼裝置等精密技術(shù)中，可加速設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，延長設(shè)備壽命，使設(shè)備與較極端狀況（如強(qiáng)磁、強(qiáng)電、重力場中）中亦可使用。

3.3 催化劑載體

Fe3O4微粒的電學(xué)性能優(yōu)良，工業(yè)反應(yīng)中常以其作為催化劑進(jìn)行生產(chǎn)與加工。如制取氨氣的過程中即由此類材料作為催化劑，F(xiàn)e3O4微粒的材料尺寸小、表面較為粗糙，實(shí)際面積大于同等狀況下的其他材質(zhì)微粒，可有效產(chǎn)生反應(yīng)并加大反應(yīng)接觸面。同時，使用此類材料作為催化劑載體，催化劑覆于材料表面時不發(fā)生反應(yīng)，且不會與材料進(jìn)行融合，既保障催化劑性能有效發(fā)揮，更節(jié)省催化劑的使用，降低成本，從而間接促進(jìn)效益提升。

4 結(jié)束語

Fe3O4作為一種磁性材料，其電學(xué)性質(zhì)決定其具有較為廣泛的應(yīng)用范圍。本文針對該材料展開電學(xué)分析，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)其電學(xué)性能較為良好，可切實(shí)使用此類材料應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。隨即本文對該材料的實(shí)際應(yīng)用展開分析，對其應(yīng)用范圍進(jìn)行闡述?，F(xiàn)階段此類材料的應(yīng)用遠(yuǎn)不止此，隨科技發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步，制備技術(shù)亦會達(dá)到新的高度，未來發(fā)展中，此類材料還將應(yīng)用于更多領(lǐng)域，提高各類技術(shù)的實(shí)施水平。