Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法技术

技术编号:14702288 阅读:170 留言:0更新日期:2017-02-24 22:45
本发明专利技术公开了一种Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法,分别将Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体、Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体造粒之后,按照2‑2复合的垒层叠加的排列方式在模具中压制成型,然后排出PVA粘合剂,在1100℃~1150℃的温度下烧结,得到层状磁电复合材料。本发明专利技术将Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体和Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体按照2‑2的复合方式进行制备,在无有机粘结剂的情况下,将两相进行共烧,最终的得到两相之间结合较好的层状复合材料,有效的控制了两相之间的反应和元素之间的互扩散,使材料在具有铁电性能和铁磁性能的同时,还具有高的磁电耦合系数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料科学领域,具体涉及一种Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法
技术介绍
由磁电材料的发展历史可以看出,根据物相组成不同,磁电材料可以分成单相磁电材料和磁电复合材料两大类。尽管目前以BiFeO3为代表的单相多铁性磁电材料形成研究热潮,但目前寻找室温以上具有大的磁电耦合效应的单相磁电材料仍面临很多挑战。磁电复合材料利用复合材料中的铁磁相的磁致伸缩效应和铁电相的压电效应的乘积效应来实现磁电转换,可以通过选择具有高磁致伸缩系数和高压电系数的材料进行复合,而且具有较大的设计自由度和良好的室温磁电响应,因此磁电复合材料被广泛关注。块状磁电复合材料根据连通模式,可以分为0-3型颗粒复合材料、2-2型层状复合材料以及1-3型棒状阵列复合材料。2-2型层状磁电复合材料由于克服了铁磁层和铁电层间的化学反应且具有高电阻消除了泄漏电流,此外层状结构更容易在电场下极化,因而具有较大的磁电耦合效应。磁电复合材料无论从基础理论研究角度还是在未来技术应用方面均具备多重优势,受到了各国研究学者的高度重视。几十年来,多铁材料的研究进步明显:材料基本属性的改善方面,一定程度上提高了材料的铁电性或铁磁性;近几年,研究发现磁电复合材料在阻变随机存储领域也存在独特的发展优势,进一步拓宽了开发空间。但是,研究中存在一些问题:首先,材料的多种性能仍不能被稳定操控,有关不同结构多铁材料的铁电性和铁磁性来源尚无明确定论;其次,材料在电场、磁场下的响应行为有待进一步稳定和提高;最后,多铁材料在阻变随机存储领域的研究仍处于起步阶段,相关效应及机理解释仍需要大量实验进行验证。截止目前为止,多铁材料距离应用到实际生活中还有很长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法,以克服上述现有技术存在的缺陷,本专利技术将铁电、铁磁相共烧在一起,可以有效的避免两相之间的化学反应和元素之间的互扩散,使所制备的层状磁电复合材料同时具有铁电性能、铁磁性能和磁电耦合性能。为达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.1≤x≤0.5。进一步地,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.2≤x≤0.5。进一步地,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.3≤x≤0.5。进一步地,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.4≤x≤0.5。一种Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)按化学式Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3将分析纯的BaCO3,CaCO3,ZrO2和TiO2配制后通过球磨混合均匀,然后烘干、过筛、压块,再经1150~1200℃预烧2~3小时,得到块状固体,将块状固体粉碎后加入烧结助剂,再次进行球磨,得到产品,然后将产品过120目筛得到Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体;其中,烧结助剂为Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体质量的0.5wt%;(2)按化学式Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4将分析纯的Co2O3,NiO,ZnO和Fe2O3配制后通过球磨混合均匀,然后烘干、过筛、压块,再经1050~1100℃预烧2~3小时,得到块状产品,然后将块状产品粉碎后过120目筛,得到Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体;(3)向Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体中加入PVA粘合剂后造粒,再经80目和120目筛网过筛,取80目与120目筛网之间的粉体,得到粒径均匀的Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉末;向Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体中加入PVA粘合剂后造粒,再经80目和120目筛网过筛,取80目与120目筛网之间的粉体,得到粒径均匀的Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉末;(4)按化学式(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.1≤x≤0.5,将步骤(3)得到的粒径均匀的Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉末和Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉末按照2-2型复合材料的垒层叠加排列方式在模具中压制成型;(5)排除PVA粘合剂后再于1100~1150℃下烧结2~4小时成瓷,得到Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料。进一步地,所述步骤(1)、步骤(2)中球磨时间均为4~5小时。进一步地,所述步骤(1)中烧结助剂为Li2CO3;步骤(3)中Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体中加入PVA粘合剂的质量为Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体质量的10%~15%;向Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体中加入PVA粘合剂的质量为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体质量的10%~15%。进一步地,所述的PVA粘合剂为质量分数为8%的聚乙烯醇水溶液。进一步地,所述步骤(4)中2-2复合的垒层叠加排列方式具体为:从上到下按照Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉末、Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉末、Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉末的顺序垒叠在一起。进一步地,所述步骤(5)中排除PVA粘合剂的具体条件为:550-600℃下保温2~4小时。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术分别将Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体、Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体造粒之后,按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型,然后排出PVA粘合剂,在1100~1150℃下烧结,即可得到层状磁电复合材料。本专利技术中由于Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体、Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体按照2-2复合的垒层叠加排列方式,将铁电相和铁磁相以层状复合的方式共烧在一起,可以有效抑制两相之间的互相反应从而保持各自的特性,使其既具有良好的铁本文档来自技高网
...
Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法

【技术保护点】
Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,其特征在于,该层状磁电复合材料的化学式为(1‑x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.1≤x≤0.5。

【技术特征摘要】
1.Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,其特征在于,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.1≤x≤0.5。2.根据权利要求1所述的Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,其特征在于,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.2≤x≤0.5。3.根据权利要求1所述的Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,其特征在于,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.3≤x≤0.5。4.根据权利要求1所述的Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料,其特征在于,该层状磁电复合材料的化学式为(1-x)Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/xCo0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4,其中x为Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4的摩尔百分数,且0.4≤x≤0.5。5.一种Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)按化学式Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3将分析纯的BaCO3,CaCO3,ZrO2和TiO2配制后通过球磨混合均匀,然后烘干、过筛、压块,再经1150~1200℃预烧2~3小时,得到块状固体,将块状固体粉碎后加入烧结助剂,再次进行球磨,得到产品,然后将产品过120目筛得到Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体;其中,烧结助剂为Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体质量的0.5wt%;(2)按化学式Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4将分析纯的Co2O3,NiO,ZnO和Fe2O3配制后通过球磨混合均匀,然后烘干、过筛、压块,再经1050~1100℃预烧2~3小时,得到块状产品,然后将块状产品粉碎后过120目筛,得到Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4粉体;(3)向Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3粉体中加入PVA粘合剂后造粒,再经8...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒲永平王亚茹师裕
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1