锰锌铁氧体复合材料制备及应用

近年来，锰锌铁氧体因具有饱和磁化强度高、生物相容性良好和毒性低等优点，在肿瘤磁热疗领域得到了广泛的关注和研究。对锰锌铁氧体复合材料的制备、性能等研究也取得了极大的进步。但是目前应用于肿瘤热疗的锰锌铁氧体，其精确控温、稳定恒温和均匀分散的问题仍是亟待解决的难点。而对于碳纳米管（石墨烯）/锰锌铁氧体这种同时具有温控效应和热电效应的多功能复合材料的研究也还较少。为了便于学术交流，笔者将碳纳米管（石墨烯）/锰锌铁氧体复合材料的温控效应和热电性能的一些相关研究编写成书。
全书内容共分为6章，主要包括碳纳米管（石墨烯）/锰锌铁氧体复合材料的制备、磁热效应和热电性能，并探讨复合材料通过热电性能达到温控效果的作用机制。第1章为绪论；第2章为研究方法与表征技术；第3、4章为碳纳米管/锰锌铁氧体复合材料的温控效应和热电性能，通过实验数据分析复合材料热电性能对其磁热效应的影响；第5章为石墨烯/锰锌铁氧体复合材料的热电性能；第6章为锰锌铁氧体复合材料的应用现状及发展趋势。
本书由山东交通学院张书品著。感谢山东大学无机非金属材料研究所的孙康宁教授、李爱民副教授、党锋教授、王素梅副教授、张玉军教授、张景德教授、李爱菊教授、范润华教授、毕见强教授、龚红宇教授、钱磊副教授、王伟礼老师、张子栋老师对研究工作的支持和帮助；感谢山东大学李春胜老师、赵天平老师和孙晓宁老师在实验仪器操作方面的指导和帮助；感谢本课题组李阳、梁延杰、孙晓林、丁永玲、成圆、葛平慧、程福明、刘昭君、王亚萍、王颂、王荣在实验过程中的帮助以及本研究所其他同学在工作和科研中的帮助。感谢国家自然科学基金（No. 81171463）以及山东交通学院博士科研启动基金（No. 50004907）的支持和资助。感谢书中所有引用文献的创作者。感谢山东交通学院的领导和老师给出的宝贵意见和建议。
由于笔者水平所限，书中难免存在欠妥和疏漏之处，希望读者批评指正。

著者   
2021年9月

张书品，2017年12月毕业于山东大学材料科学与工程学院，2018年9月-至今工作于山东交通学院工程机械学院。工作至今一直从事锰锌铁氧体复合材料的研究工作。 研究方向：热电材料、磁热疗材料、超高温陶瓷材料 科研方面，本人主持本单位科研基金研究项目1项；参与国家自然青年科学基金项目1项；与企业合作横向课题1项；；发明专利2项；在《Mater.Res.Express》、《CeramicsInternational》、《SolidStateSciences》、《AppliedMechanicsandMaterials》、《热加工工艺》等国内外核心期刊及国际学术会议发表论文8篇，其中发表SCI论文5篇，核心论文1篇，会议论文2篇。 教学方面，本人参与建设的《机械设计基础》课程获批山东省一*流本科课程；山东省课程思政示范课程（参与）；校内课程评估等级B类；教师教学创新大赛二等奖一项（团队）；主持校级教研教改项目1项；参与书籍编撰1项。

为了解决铁氧体材料在热疗过程中精确控温、稳定恒温和均匀分散的问题，在铁氧体中添加碳纳米管（CNT）与石墨烯，制备出一种新型纳米复合材料。本书主要介绍了该复合材料——碳纳米管(石墨烯)/锰锌铁氧体复合材料的制备、磁热效应和热电性能，并探讨了复合材料通过热电性能达到温控效果的作用机制。
本书可供从事材料研究的科研人员，以及高校相关专业师生学习参考。

第1章 绪论
1.1 引言	3
1.2 锰锌铁氧体概述	3
1.2.1 锰锌铁氧体结构	4
1.2.2 锰锌铁氧体磁性能	5
1.2.3 锰锌铁氧体电性能	5
1.3 碳纳米材料概述	7
1.3.1 碳纳米材料的结构和分类	7
1.3.2 碳纳米材料的性能	9
1.4 碳纳米复合材料在温控材料中的应用	12
1.4.1 磁热效应	12
1.4.2 碳纳米复合磁热材料	13
1.5 碳纳米复合材料在热电材料中的应用	14
1.5.1 热电效应	15
1.5.2 碳纳米复合热电材料	21
1.6 研究意义及主要研究内容	23
1.6.1 研究意义和目的	23
1.6.2 研究内容	24

第2章 研究方法与表征技术
2.1 实验原料与实验设备	27
2.1.1 实验原料	27
2.1.2 实验设备	28
2.2 研究方法	28
2.3 表征与测试技术	29
2.3.1 X射线衍射分析	29
2.3.2 透射电子显微分析	29
2.3.3 场发射扫描电子显微分析	29
2.3.4 傅里叶变换红外光谱	30
2.3.5 块体材料密度测试	30
2.3.6 磁性能测试	30
2.3.7 温控效应测试	31
2.3.8 电学性能测试	32
2.3.9 霍尔系数测试	33
2.3.10 热导率测试	35

第3章 碳纳米管/锰锌铁氧体复合材料的温控效应
3.1 碳纳米管表面处理	39
3.1.1 实验材料	39
3.1.2 碳纳米管表面处理方法	39
3.1.3 TEM分析	40
3.1.4 FTIR光谱分析	40
3.2 碳纳米管/锰锌铁氧体复合材料粉体的制备工艺	41
3.2.1 实验材料	41
3.2.2 碳纳米管/锰锌铁氧体复合粉体的制备	41
3.3 结果与讨论	42
3.3.1 复合材料物相及形貌	42
3.3.2 锌掺杂量对复合材料温控效应的影响	45
3.3.3 碳纳米管含量对复合材料温控效应的影响	48
3.3.4 质量对复合材料温控效应的影响	52
3.3.5 电流对复合材料温控效应的影响	52
3.4 碳纳米管/锰锌铁氧体复合材料的温控机理	53
本章小结	55

第4章 碳纳米管/锰锌铁氧体复合材料的热电性能
4.1 复合材料烧结工艺的确定	59
4.2 锌掺杂量对复合材料热电性能的影响	71
4.3 碳纳米管含量对复合材料热电性能的影响	77
4.4 碳纳米管种类对复合材料热电性能的影响	92
本章小结	100

第5章 石墨烯/锰锌铁氧体复合材料的热电性能
5.1 石墨烯/锰锌铁氧体复合材料的制备工艺	104
5.1.1 实验材料	104
5.1.2 石墨烯/锰锌铁氧体复合材料的制备	104
5.2 结果与讨论	105
5.2.1 复合材料粉体形貌	105
5.2.2 石墨烯对复合材料热电性能的影响	106
5.2.3 RGO对复合材料热电性能的影响	112
本章小结	120

第6章 锰锌铁氧体复合材料的应用现状及发展趋势
6.1 锰锌铁氧体复合材料的应用现状	123
6.2 锰锌铁氧体复合材料的发展趋势	125

参考文献	127