Fe3O4的电学性质分析

文/邓紫芸，湖南省地质中学

Fe3O4为地心中较为重要的组成部分之一，不仅可作为磁性材料使用，更可作为新兴功能材料投入到各行业中。迄今为止， 已有多名研究人员对Fe3O4展开研究，主要针对Fe3O4的电学性质进行分析，试图发现是否能够根据此类性质将其使用于更多领域。但问题亦随之出现，Fe3O4处于有氧环境下易受氧化，转变过程中磁性大幅度下降，为保证分析过程中Fe3O4不受外界因素影响，性质分析中以β-CD作为辅助道具进行电学分析。

1 电学性质分析方式

电学性质分析过程中，首先应制备电极，制备过程与步骤如下：首先应于金刚石表面镀一层Al2O5膜，作为绝热层，其可较大程度地保障样品绝热，有效防止热量因其他因素散失。随后于Al2O5膜上镀一层钼膜，刻制互不联通部分。电极间间距皆为50μm。此类手段基于范德堡原理，主要采取调节模板的方式改变电极宽度，使电极受到保护。

电导率测量过程中，将实验装置通电，测量电压值。随后更换端口展开测量，再次测量相关数据，测量电压的同时需注意测量中样品的厚度，获取较为有效的数据后，可利用范德堡公式计算出样品电阻率，分析其电学性质。采用范德堡公式测量电阻的方式中，主要误差来源于样品的形状与厚度，实验中应注意此类因素，使误差尽可能减小，获得详实有效的数据。

2 分析结果与讨论

本次试验针对Fe3O4的电学性质展开分析，采取将其置于高压情况下的手段测试其电学性质及相关参数。经实验证明，Fe3O4经β-CD的保护后，其电学性质较为良好，电导率随压力上升逐渐发生变化，此类变化成匀速倾向，与压力大小成正比。当数值处于17.0 GPa时，其值随常压电导率发生突变，随后电导率与压力共同发生转变，以电流传输结束为止。

Fe3O4的电学性质分析实验中，卸压实验中电导率的变化与加压过程中的变化具有较大差距，电导率无突变现象，且卸压后对Fe3O4进行测试，其电导率较初始阶段所测试数值高2.7数量级。此类现象经多次实验，结合相关文献表述后确定为不可逆转变。对此类状况展开分析，将卸压后的电导率与试验初期材料的电导率进行对比，可发现Fe3O4的电导率与压力有关，但不同于上文所述，其增加虽随压力增加，但并无相关规律可循。同时，升压状态中Fe3O4的能带中出现较多缺陷能级，此类缺陷能级状态有利于能量传导，使电导率随压力增加。所以可判定，实验中Fe3O4载压能力与压力有关，电学性质于不受影响的情况下较为优越，经一系列试验后，可将其确认为半导体性质的电学材料。

3 Fe3O4电学性质应用

利用Fe3O4的电学性质，可将其应用于不同领域。下文将针对目前应用较广的纳米级Fe3O4进行分析，描述迄今为止的技术手段中F e3O4的具体应用。

3.1 生物医药

生物医药领域中，免疫磁性微球为纳米级Fe3O4与高分子骨架材料支撑的生物医用材料，此类高分子材料具有性质稳定、生物兼容性较高、高强度、无毒等优点，并因此特性被使用于各类医学治疗手段中，如可够有效对磁共振成像、磁分离、靶向药物载体等方面切实做出贡献。除此以外，其对X光的成像方面亦有贡献。目前造影剂中已使用此类材料，较以往模式下的X光成片更清晰，可较为细致地观察患者病理部位。

3.2 磁性液体

磁性液体的本质为众多纳米级微粒，Fe3O4作为其中适用范围较广、造价成本较低的材料目前已广泛应用于磁性液体制备中。此类磁性液体能够有效应用于选矿技术、阻尼装置等精密技术中，可加速设备运转，延长设备寿命，使设备与较极端状况（如强磁、强电、重力场中）中亦可使用。

3.3 催化剂载体

Fe3O4微粒的电学性能优良，工业反应中常以其作为催化剂进行生产与加工。如制取氨气的过程中即由此类材料作为催化剂，Fe3O4微粒的材料尺寸小、表面较为粗糙，实际面积大于同等状况下的其他材质微粒，可有效产生反应并加大反应接触面。同时，使用此类材料作为催化剂载体，催化剂覆于材料表面时不发生反应，且不会与材料进行融合，既保障催化剂性能有效发挥，更节省催化剂的使用，降低成本，从而间接促进效益提升。

4 结束语

Fe3O4作为一种磁性材料，其电学性质决定其具有较为广泛的应用范围。本文针对该材料展开电学分析，通过实验证实其电学性能较为良好，可切实使用此类材料应用于各个领域中。随即本文对该材料的实际应用展开分析，对其应用范围进行阐述。现阶段此类材料的应用远不止此，随科技发展、技术进步，制备技术亦会达到新的高度，未来发展中，此类材料还将应用于更多领域，提高各类技术的实施水平。