バリウム‐フェライト【barium ferrite】
バリウムフェライト
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| バリウムフェライト | |
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バリウムフェライトの結晶構造
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| 識別情報 | |
| CAS登録番号 | 12047-11-9  |
| PubChem | 16217742 |
| UNII | 4HT629NL8B |
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| 特性 | |
| 化学式 | BaFe12O19 |
| モル質量 | 1111.46 g mol−1 |
| 外観 | 黒色固体 |
| 密度 | 5.28 g/cm3 |
| 融点 | 1316 °C, 1589 K, 2401 °F |
| 水への溶解度 | insoluble |
| 特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。 | |
バリウムフェライト（英: Barium ferrite, BaFe, BaM）は、組成式BaFe12O19 で表わされる無機化合物である[1]。バリウムフェライトおよび関連するフェライト材料は磁気ストライプカードやスピーカーなどに用いられる。
バリウムフェライトはBa2+(Fe3+)12(O2−)19のように記述できる。Fe3+中心はフェリ磁性結合しており、単位胞あたりの正味磁気モーメント40μBを持つ[2]。
バリウムフェライトは磁性が高く、充填率の高い金属酸化物である。遅くとも1931年から研究されており[3]、磁気ストライプカードやスピーカー、磁気テープに応用されている[1]。温度変化や腐食、酸化に強い磁性体として、特に長期データ保存用途に使われることが多い[4]。
化学構造
Fe3+はd5高スピン電子配置をとり、フェリ磁性結合をもつ[2][5]。この領域の技術は通常、材料工学および固体化学の応用とみなされる。
バリウムを含有する「六方晶系フェライト」には、他にも一群の産業上有用な材料が知られている[1]。これらの酸化物は、通常とは異なりスピネル型構造ではなく六方最密充填構造をとる。さらに、酸素サイトの一部はBa2+ イオンに置換されている。組成式としてはBaFe12O19, BaFe15O23, BaFe18O27などが知られる[6]。
バリウムフェライトの結晶は、塩化バリウム、塩化鉄(II)、硝酸カリウム、水酸化ナトリウムの水酸化物対塩化物比2:1の混合物からワンステップで水熱合成することができる。硝酸鉄(III)、塩化バリウム、クエン酸ナトリウム、水酸化ナトリウムからナノ粒子を得ることもできる[7]。しかし、典型的には炭酸バリウムを酸化鉄(III)とともに煆焼することにより調製される[8]。
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BaCO3 + 6 Fe2O3
バリウムフェライトは磁気テープドライブおよびフロッピーディスクに利用される。 バリウムフェライトは記録メディアや永久磁石、磁気ストライプカード（クレジットカード、カードキー、IDカード等）に応用される。この材料の安定性により、サイズを格段に小さくすることができ、充填密度を一段と大きくすることができる。従来のメディアでは記録に十分な保磁力を得るためにドープされた針状結晶酸化物が用いられてきた。ドープされない針状結晶酸化物は保磁力が非常に小さく磁気的に脆いのに対し、バリウムフェライトは保磁力が高く磁気的に堅牢であり、磁気記録媒体への応用により適しているためここ数十年でバリウムフェライトは針状結晶酸化物に取って代わった。
バリウムフェライトを用いる磁気IDカードは、それぞれのカードに固有の磁気的指紋を有し、リーダはそれに対して自動校正を行う[12]。
バリウムフェライトはスピーカ向け磁石用途で一般的な選択となっている。バリウムフェライトは型に圧入して固めた粉体を加熱し焼結させることにより、磁性を保ったまま一体の固体に成形できるため、ほぼどんなサイズにも形状にも成形可能である。この磁石は消磁に対する耐性が極めて高く、長期間に渡って利用されるスピーカユニットに適している[13]。
Linear Tape-Open
Linear Tape-Open (LTO)ストレージにもバリウムフェライトは用いられる。バリウムフェライト高データ密度により、将来的にLTOテープの容量向上もみこまれている[14]。
この分野の技術開発により、バリウムフェライトの粒径はおよそ20 nmまで小径化された。金属粒子の粒径を100 nmよりも小さくするには課題があり、金属粒子はバリウムフェライトと比べて将来性にかけるとみなされる[要説明][4]。
もうひとつの要素として形状が挙げられる。金属粒子は通常円筒形になり、充填性および積層性に欠ける。バリウムフェライト粒子は円形に近くより充填性がよい[要説明][4]。
自然界における産出
バリウムフェライトは自然界にも産出するが、極めて希少である。熱変成作用にともない産出し、barioferrite[訳語疑問点]と呼ばれる[15][16]。
出典
- ^ a b c Pullar, Robert C. (2012). “Hexagonal ferrites: A review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics”. Progress in Materials Science 57 (7): 1191–1334. doi:10.1016/j.pmatsci.2012.04.001. ISSN 0079-6425.
- ^ a b Cao, H. B.; Zhao, Z. Y.; Lee, M.; Choi, E. S.; McGuire, M. A.; Sales, B. C.; Zhou, H. D.; Yan, J.-Q. et al. (2015-06-01). “High pressure floating zone growth and structural properties of ferrimagnetic quantum paraelectric BaFe12O19”. APL Materials 3 (6): 062512. doi:10.1063/1.4922934.
- ^ Guillissen, Joseph; Van Rysselberghe, Pierre J. (1931). “Studies on Zinc and Barium Ferrites”. J. Electrochem. Soc. 59 (1): 95–106. doi:10.1149/1.3497845.
- ^ a b c d e Watson, Mark L.; Beard, Robert A.; Kientz, Steven M.; Feebeck, Timothy W. (2008). “Investigation of Thermal Demagnetization Effects in Data Recorded on Advanced Barium Ferrite Recording Media”. IEEE Trans. Magn. 44 (11): 3568–3571. Bibcode: 2008ITM....44.3568W. doi:10.1109/TMAG.2008.2001591.
- ^ Rowley, S. E.; Chai, Yi-Sheng; Shen, Shi-Peng; Sun, Young; Jones, A. T.; Watts, B. E.; Scott, J. F. (2016-05-17). “Uniaxial ferroelectric quantum criticality in multiferroic hexaferrites BaFe12O19 and SrFe12O19” (英語). Scientific Reports 6 (1): 25724. doi:10.1038/srep25724. ISSN 2045-2322. PMC 4869023. PMID 27185343.
- ^ Goto, Yasumasa; Takada, Toshio (1960). “Phase Diagram of the System BaO-Fe2O3”. J. Am. Ceram. Soc. 43 (3): 150–153. doi:10.1111/j.1151-2916.1960.tb14330.x.
- ^ Niazi, Shahida B. (2016). “Solvothermal / Hydrothermal Synthetic Methods for Nanomaterials”. In Khan, Sher Bahadar; Asiri, Abdullah M.; Akhtar, Kalsoom. Nanomaterials and their Fascinating Attributes. Development and Prospective Applications of Nanoscience and Nanotechnology. 1. Bentham Science Publishers. pp. 181–238. ISBN 9781681081779
- ^ Heck, Carl (1974). “Ceramic magnet materials (ferrites)”. Magnetic Materials and Their Applications. Butterworths. pp. 291–294. ISBN 9781483103174
- ^ a b Okazaki, Chisato; Mori, Saburo; Kanamaru, Fumikazu (1961). “Magnetic and Crystallographical Properties of Hexagonal Barium Mono-Ferrite, BaO•Fe2O3”. J. Phys. Soc. Jpn. 16 (3): 119. doi:10.1143/JPSJ.16.119.
- ^ “Characteristics of Ferrite Magnets”. e-Magnets UK. December 8, 2013閲覧。
- ^ “Barium Ferrite: Overview”. Fujifilm. August 13, 2017閲覧。
- ^ Honey, Gerard (2000). “Card-based identification systems”. Electronic Access Control. Newnes. pp. 47–55. ISBN 9780750644730
- ^ “Hard Ferrite (Ceramic) Magnets”. Magnaworks Technology. October 20, 2018時点のオリジナルよりアーカイブ。December 8, 2013閲覧。
- ^ "FUJiFILM Barium-Ferrite Magnetic Tape Establishes World Record in Data Density: 29.5 Billion Bits Per Square Inch" (Press release). Fujifilm. 22 January 2010. 2020年10月12日閲覧。
- ^ “Barioferrite”. Template:Cite webの呼び出しエラー：引数 accessdate は必須です。
- ^ “List of Minerals” (21 March 2011). Template:Cite webの呼び出しエラー：引数 accessdate は必須です。
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