في الكيمياء يعد الباريوم فيريت والمختصر بـ (BaFe) أو بـ (BaM)، عبارة عن مركب كيميائي ويمتلك الصيغة الكيميائية (BaFe12O19)، وهذه المواد الفريتية ذات الصلة هي مكونات في البطاقات الشريطية الممغنطة ومغناطيس مكبر الصوت.
فيريت الباريوم
إن مركب الباريوم الفريت (BaFe) عبارة عن مسحوق مغناطيسي عالي الأداء يتمتع بقدرة وموثوقية أفضل من الجزيئات المعدنية التقليدية في أشرطة تخزين البيانات والوسائط الأخرى، ومن الممكن النظر في أشكال عالية النقاء وشبه ميكرون ومتناهية الصغر.
هناك عدة مرادفات لمركب الباريوم فريت وهي كالتالي: (BaFe) و (BaM) والباريوم فيريت، والباريوم ثنائي ديكايرون غير أكسيد، وأكسيد الحديد الباريوم، نوع سداسي الباريوم الفريت، (ferroxdure)، (hexaferrit ) (ferotop GP 500) (CAS 11138-) (11-7 )EC 234-387-4) ، (CAS 12674-12-3)).
لقد تم تصنيع مركب أحادي فريت الباريوم (BaFe2O4) بطريقة احتراق السترات، ولقد تم التحقيق في الخصائص التركيبية والمغناطيسية وكذلك السماحية والنفاذية عند ترددات الميكروويف ومناقشتها أثناء ذلك، ولقد تم تأكيد تكوين التركيب البلوري لتقويم العظام من نمط حيود الأشعة السينية.
هذه العينات متعددة الكريستالات الملبدة عند درجات حرارة مختلفة لها درجة حرارة كوري أعلى (700 كلفن) وإكراه (∼ 4000Oe) مقارنة بالقيم المذكورة في الأدبيات، وبجانب الخصائص التركيبية والمغناطيسية التفصيلية لقد تم أيضًا قياس السماحية والنفاذية عند ترددات الموجات الصغرية ذات النطاق X باستخدام تقنية اضطراب التجويف، حيث أن القيم العالية والقابلة للمقارنة تمامًا لثابت العازل الكهربائي والنفاذية تجعل هذه المادة مناسبة للاستخدام كطلاء يمتص الميكروويف بالإضافة إلى مادة واعدة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI).
يتم تصنيع الفريت من نوع الإسبنيل (BaFe2O4) من خلال عملية احتراق تلقائي بسيطة، حيث يعتمد الفريت على هيكل الإسبنيل، يتكون هيكل الإسبينيل المثالي من التعبئة المكعبة القريبة لأنيونات الأكسجين مع فتحات التتراهدرا، وثماني السطوح المتاحة لشغل الكاتيون المعدني، ولقد جمعت حدات الإسبنيل بين الخصائص المغناطيسية المثيرة للاهتمام والمقاومة الكهربائية العالية.
يتم أخذ مركب نترات الباريوم ومركب نترات الحديديك كمواد خام ويتم اعتماد عملية الاحتراق للتوليف، ثم يتم جمع الرماد الناتج بعد الاحتراق، ويتم تلدينه عند 700 و 900 درجة مئوية، ولقد تميزت المنتجات المركبة بحيود الأشعة السينية، والمسح المجهري الإلكتروني، والمجهر الإلكتروني للإرسال، وطيف الأشعة السينية المشتت للطاقة، ومقياس المغنطيسية لعينة الاهتزاز، علما أنه تُظهر جسيمات (BaFe2O4) النانوية خاصية مغناطيسية جيدة ولديها أيضًا قدرة على استشعار الغاز، وهذه المادة أكثر ملاءمة لمستشعر الغاز عالي الحرارة لدعم البيئة النظيفة.
فريت الباريوم عبارة عن مادة مغناطيسية عالية، وتمتلك كثافة تعبئة عالية، وأكسيد فلز، تعود دراسات هذه المادة إلى عام 1931 ميلادي على الأقل، وقد وجدت تطبيقات في شرائط البطاقات الممغنطة، ومكبرات الصوت، والأشرطة المغناطيسية، وأحد المجالات التي حققت الأكثر شهرة ونجاح على وجه التخصيص هو مجال تخزين البيانات على المدى الطويل، حيث أن المادة تمتلك خاصية ناجحة للغاية وهي المغناطيسية وقدرتها على مقاومة لتغير كلا من درجة الحرارة والتآكل والأكسدة.
هناك عدة تطبيقات مختلفة على مركب الباريوم فيريت ومنها: يتم استخدام مركب الباريوم فيريت في محركات الأشرطة والأقراص المرنة، كما ويتم استخدامه في تطبيقات مثل وسائط التسجيل والمغناطيس الدائم والبطاقات ذات الشريط الممغنط مثل بطاقات الائتمان ومفاتيح الفندق وبطاقات الهوية.
في الواقع فإنه نظرًا لاستقرار مادة الباريوم فيريت فإنه من الممكن أن يتم تصغير حجمها بشكل كبير، مما يؤدي إلى جعل كثافة التعبئة أكبر بكثير، ولقد استعملت أجهزة الوسائط السابقة مواد أكسيد حلقية مخدرة لإنتاج قيم الإكراه اللازمة للتسجيل، وفي السنين الأخيرة لقد حل هذا المركب بدلا من أكاسيد الحلق، وبدون أي شوائب قامت الأكاسيد الحادة بإنتاج قيمًا قسرية قليلة جدًا مما أدى إلى جعل هذه المادة ناعمة جدًا من الناحية المغناطيسية.
التركيب الكيميائي والخصائص لمركب الباريوم فيريت
- إن مراكز الأيون (+Fe3) بتكوين الفلك (d5) عالي الدوران، مقترنة مغناطيسيًا، حيث أنه يعتبر هذا المجال من التكنولوجيا عادةً تطبيقًا للمجالات ذات الصلة لعلوم المواد وكيمياء الحالة الصلبة.
- من المعروف أن عائلة تمتلك صلة من ما يعرف “حديدي سداسي” تكون مفيدة من ناحية الصناعة، كما ويحتوي أيضًا على الباريوم، لذا فإنه على عكس هيكل الإسبنيل المعتاد، تتميز هذه المواد بإطار سداسي الشكل محشو من الأكاسيد، وعلاوة على ما سبق فإنه يتم استبدال بعض مراكز الأكسجين بأيونات (+Ba2) وتتضمن صيغ هذه الأنواع (BaFe12O19) و (BaFe15O23) و (BaFe18O27).
- من الممكن أن يتم استخدام عملية مائية حرارية من خطوة واحدة فقط من أجل تكوين بلورات من مادة فريت الباريوم، وذلك من خلال عملية خلط مادة كلوريد الباريوم ومادة كلوريد الحديدوز ومادة نترات البوتاسيوم ومادة هيدروكسيد الصوديوم بنسبة تركيز هيدروكسيد إلى كلوريد بنسبة 2: 1.
- يتم تحضير جسيمات النانو من نترات الحديد، وكلوريد الباريوم، وسيترات الصوديوم، وهيدروكسيد الصوديوم، ومع ذلك فإنه تتم عملية التحضير النموذجي عن طريق تكليس كربونات الباريوم بأكسيد الحديد (III) كما في المعادلة التالية:
BaCO3 + 6 Fe2O3 ![{\displaystyle {\ce {->[{\text{Δ}}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/75d5d7f52b701b6c4f9d85e22372bcec275983ee)
- لقد تم النظر في مركب الباريوم فريت من أجل تخزين البيانات على المدى الممتد، ولقد قامت هذه المادة بإثبات أنها بالفعل لديها قدرة المقاومة لعدد من الضغوط البيئية المتنوعة، بما في ذلك الرطوبة والتآكل، ونظرًا لأن الفريت يتأكسد بالوضع العام فإنه لا يمكن أن يتأكسد أكثر من ذلك، وهذا يعد أحد أسباب مقاومة الفريت للتآكل.
- لقد أثبت مركب الباريوم الفريت أيضًا أنه يمتلك القدرة على المقاومة من أجل إزالة المغناطيسية الحرارية، وهي تعد من المشاكل الأخرى الشائعة مع التخزين لوقت طويل، وغالبا ما تكون درجة حرارة كوري حوالي 450 درجة مئوية (723 كلفن).
- عندما تزداد درجة حرارة المغناطيس من نوع الباريوم الفريت، يؤدي ذلك إلى تحسن قدرتها الجوهرية العالية، وهذا هو ما يمكنها أن تكون أكثر مقاومة من أجل إزالة المغناطيسية الحرارية، حيث أن مغناطيس الفريت هو يعد النوع الوحيد من المغناطيس والذي يصبح أكثر مقاومة إلى حد كبير من أجل إزالة المغناطيسية مع زيادة درجة الحرارة.
- أن الخاصية السابقة المميزة لمركب فريت الباريوم تجعله عبارة عن الخيار الشائع في تصميمات المحركات والمولدات وأيضًا في تطبيقات مكبرات الصوت، حيث أنه من الممكن أن يتم استخدام مغناطيس الفريت في درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية مما يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات المذكورة مسبقا.
- يعد مغناطيس الفريت عبارة عن مادة عازلة بشكل جيد للغاية، كما أنه لا يسمح لأي تيار كهربائي أن يقوم بالتدفق من خلالها، علما أنها هشة مما يدل على امتلاكها خصائص خزفية، كما ويحتوي هذا المغناطيس أيضًا على خصائص تصنيع جيدة، مما يسمح بقطع المواد في العديد من الأشكال والأحجام.
- في الواقع إن ما يعرف بحدات الباريوم عبارة عن أحد أنواع السيراميك والذي يمتاز بأنه قوي ومستقر بشكل عام للرطوبة كما وأنه مقاوم للتآكل أيضا، ومركب (BaFe) هو أيضًا عبارة عن أكسيد لذلك فإنه لا يتحلل بسبب الأكسدة بقدر ما يمكن أن تتحلل سبيكة معدنية، وذلك يؤدي إلى إعطاءه متوسط عمر أكبر بكثير.
