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BiFeO3/NiZnCu复合材料的制备和性能研究

2020-12-12阅读(177)

BiFeO3/NiZnCu复合材料的制备和性能研究

论文摘要

信息化社会的不断发展推动着电子元器件向小型化、轻量化、多功能和高稳定方向发展。磁性材料与电子材料的发展渗透于现代技术的各个领域中,人们对集电性与磁性于一身的多功能材料研究兴趣也日益提高。多铁性材料就是这样的一种多功能材料,不但具备各种单一的铁性（如铁电性、铁磁性）,而且通过铁性的耦合复合协同作用,同时还具有一些新的效应,大大拓宽了铁性材料的应用范围。铁磁、铁电复合材料就是其中一类最典型的代表,这种材料不但具备铁电性、铁磁性,而且还能够产生一种特殊性质——磁电效应。本论文选取在理论和实验方面研究比较成熟的典型的多铁性材料BiFeO3和应用广泛的NiZnCu铁氧体,两相复合的复合材料为主要研究对象。研究的主要结果如下：（1）研究了低温烧结NiZnCu铁氧体的不同缺铁量对复合材料介电性能和磁性能的影响。我们采用溶胶凝胶法制备NiZnCu铁氧体,并且选用适量缺铁的铁氧体体系Nio.2Zno.2Cuo.6Fe2-x04-3/2x（x=0,0.02,0.06,0.08,0.1）,分别以5：5的比例与水热法合成的BiFeO3复合,通过复合材料的电磁性能对比,确定比较合适的NiCuZn铁氧体组分为Ni0.2Zn0.2Cu0.6Fe1.90O3.85.（2）研究了烧结温度对复合材料（3Ni0.2Zn0.2Cu0.6Fe1.90O3.85-7BiFeO3）的显微结构和电磁性能的影响。从XRD图和SEM扫描结果看,随着烧结温度的升高,复合材料中两相共存结晶更完善,孔洞减少,材料更致密。当温度在730℃时BiFeO3大量分解成Bi25FeO39和Bi2Fe4O9,晶粒异常长大,致密度下降。700℃时介电常数和磁导率相对优异,饱和磁化强度65emu/g。（3）研究了不同的复合比例的复合材料微观结构,电磁性能。将具有铁电性弱磁性的BiFeO3与选定的铁磁性的NiZnCu铁氧体按xBiFeO3-（1-x）Ni0.2Zn0.2Cu0.6Fe1.90O3.85（x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9）复合成具有铁电／铁磁复合材料,从XRD图和SEM扫描结果看来看两相共存,只是BiFeO3有微量分解,并没有发生化学反应。从电磁性能看,复合材料都有磁滞回线和电滞回线,说明在复合材料中铁氧体的磁有序结构的到了很好的维持,当x=0.5时,饱和磁化强度160emu/g,矫顽力为64G。但是铁电性能较弱,且有漏导存在。（4）研究了不同的合成工艺对复合材料的影响,采用水热法合成NiZnCu铁氧体,与采用溶胶凝胶法合成NiZnCu分别与BiFeO3复合,对其显微结构和电磁性能进行对比,水热法合成复合材料致密度较高,介电性能,磁性能相对优异。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 多铁性材料的概述
  • 1.2.1 单相多铁性材料
  • 1.2.2 复合类多铁性材料
  • 1.3 多铁性材料中的磁电材料
  • 1.3.1 磁电效应
  • 1.3.2 磁电材料的应用
  • 1.3.3 影响磁电复合材料的因素
  • 1.4 本论文所涉及的材料以及其研究现状
  • 3的概述'>1.4.1 BiFeO3的概述
  • 1.4.2 NZC的概述
  • 1.5 本论文主要研究的内容
  • 第二章 实验方法
  • 2.1 复合多铁性材料的原料制备
  • 3粉体的制备'>2.1.1 BiFeO3粉体的制备
  • 2.1.2 NiZnCu铁氧体磁粉的制备
  • 2.1.3 溶胶凝胶法制备NiZnCu的工艺
  • 2.1.4 水热法制备NiZnCu
  • 3复合材料的制备'>2.2 NiZnCu铁氧体和BiFeO3复合材料的制备
  • 2.2.1 复合材料的制备工艺
  • 2.3 实验主要的设备
  • 2.4 复合材料的性能测试
  • 2.4.1 复合材料的密度测试
  • 2.4.2 复合材料的径向收缩率
  • 2.4.3 复合材料的电性能测试
  • 2.4.4 复合材料的磁性能测试
  • 2.4.5 复合材料的微观结构及物相分析
  • 3和NiZnCu复合材料的显微结构和电磁性能的研究'>第三章 BiFeO3和NiZnCu复合材料的显微结构和电磁性能的研究
  • 3.1 引言
  • 3粉体的结构与性能表征'>3.2 BiFeO3粉体的结构与性能表征
  • 3.3 NiZnCu铁氧体的结构和性能表征
  • 3.4 NiZnCu铁氧体的组成对复合双性材料性能的影响
  • 3.4.1 介电性能
  • 3.4.2 磁性能
  • 3.5 烧结温度对复合材料性能的影响
  • 3.5.1 烧结温度对密度的影响
  • 3.5.2 烧结温度对物相的影响
  • 3.5.3 烧结温度对显微结构的影响
  • 3.5.4 烧结温度对电磁性能的影响
  • 3.6 不同组分的NiZnCu铁氧体对复合材料结构和性能的影响
  • 3.6.1 复合材料烧结体的密度和收缩率
  • 3.6.2 复合材料的物相表征
  • 3.6.3 复合材料的显微结构分析
  • 3.6.4 复合材料的介电性能
  • 3.6.5 复合材料的介温特性
  • 3.6.6 复合材料的磁性能
  • 3.6.7 复合材料的铁电性能
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 水热法合成复合多铁性材料
  • 4.1 水热法概述
  • 4.2 水热法合成前驱体对复合材料烧结体密度的影响
  • 4.3 水热法对复合材料物相的影响
  • 4.4 水热法对复合材料显微结构的影响
  • 4.5 水热法对复合材料性能的影响
  • 4.5.1 水热法对复合材料介电性能的影响
  • 4.5.2 水热法对介温性能的影响
  • 4.5.3 水热法对复合材料磁性能的影响
  • 4.5.4 水热法对铁电性能的影响
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 结论
  • 5.2 工作展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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