化学法制备BaTiO3/CoFe2O4磁电复合材料

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alexshinichi
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由压电相和压磁相组成的多重铁性磁电复合材料其两相在电场或磁场作用下诱导产生应变,从而显示了磁电耦合效应。BaTiO3/CoFe2O4(BTO/CFO)系统是最早被研究的磁电复合材料。以其优异的磁电转换性能,同时也是一种不含铅无污染的磁电材料,所以近年来一直是磁电材料领域的研究重点。但是由于其在制备过程的缺陷,导致材料的绝缘性不好,以致难以极化。本课题采用一种新型的化学合成法制备BaTiO3/CoFe2O4系统的磁电复合材料,以期解决材料的绝缘性问题。本课题的研究内容主要是进一步探索化学络合法制备磁电材料及其制备过程中的工艺问题,如BaTiO3和CoFe2O4的不同摩尔配比(1:0.1, 1:0.25, 1:0.5)对材料的分相和烧结性能的影响,煅烧温度和烧结温度对材料致密度的影响等。本课题用差热-热重分析(DTA/TG/DTG)、傅立叶变换红外波谱仪(FTIR)及X射线衍射仪(XRD)等测试手段对材料前驱体的热分解过程中晶型转变和有机官能团的分解、压电和铁磁两相的分离等分别进行了表征和分析,并对煅烧后的粉体的烧结性能和烧成的陶瓷片电阻进行了测量分析。实验结果表明,材料前驱体的热分解过程如下:在低于200℃时是水分子的蒸发过程,200℃~300℃温度区间是硝酸铵晶体的分解,在300℃~500℃温度区间是金属络合物中的有机成分(EDTA和柠檬酸)的分解过程。在两相分离过程中:在400℃时压电相BTO开始结晶,同时压电相BTO和铁磁相CFO在600℃~700℃温度之间开始分离,并且没有其他杂相的出现。在实验工艺参数与致密性的关系来看:BaTiO3和CoFe2O4摩尔配比为1:0.25(煅烧温度为600℃)烧结温度1150℃时,密度较高(5.54g/cm3),能达到理论密度的95%,并且在两相摩尔配比为1:0.5(煅烧温度为700℃)在1180℃烧结温度时样品的密度较高(5.42g/cm3),达到理论密度的94%.由此可以看出混合比和煅烧温度和烧结温度有非常密切的关系。从对极化后电阻的测量(108Ω以上)得出结论:材料的绝缘性能较好。
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