钛酸铋/镍铜锌层状磁电复合陶瓷材料的制备及其性能研究

笔者利用固相法成功制备出Bi_4Ti_3O_(12)(BIT)/Ni_(0.37)Cu_(0.20)Zn_(0.43)Fe_(1.92)O_(3.88)(NCZF)层状磁电复合陶瓷材料。系统研究了复合陶瓷材料的铁电、介电、磁性能,并通过XRD和SEM对复合陶瓷材料的相组成和断裂表面进行了研究。研究表明:铁电相和铁磁相可以共存且不会发生元素扩散;复合陶瓷材料的铁电性和铁磁性能够保持很好的独立性;随着铁磁相含量的增加,磁电耦合系数先增加后减小,复合陶瓷材料0.6BIT/0.4NCZF具有最大的磁电耦合系数58mV/cm Oe。     

钨离子掺杂对Ca0.7La0.3Bi4(Ti1-xWx)4O15陶瓷性能的影响

用固相法研究了钨离子(W6 )掺杂对铋层状钛酸铋钙镧[Ca0.7La0.3Bi4(Ti1-xWx)4O15,CLBTWx]陶瓷的铁电性能、介电性能和压电性能的影响,得到了W6 掺量与铋层状CLBTWx陶瓷性能的关系.用X射线衍射和扫描电镜研究了W6 掺量对铋层状CLBTWx陶瓷微观结构和物相的影响,探讨了W6 掺杂改性的机理.结果表明:随着W6 掺量的增加,CLBTWx陶瓷的介电常数(ε)先增大后减小;介质损耗(tanδ)先减小后增大;压电应变常数(d33)先增大后减小;剩余极化强度(Pr)先增大后减小然后再增大再减小;矫顽场(Ec)变化规律与Pr的相同.当W6 掺量为0.025mol时,可得到综合性能好的无铅铋层状CLBTWx陶瓷,其烧结温度为1 120～1 140℃时,CLBTWx陶瓷的ε=183.15;tanδ=0.00446;d33=14×10-12C/N;2Pr=26.7μC/cm2;2Ec=220kV/cm.该类材料适合于制备铁电随机存取存储器和高温高频压电器件.W6 掺杂从生成钙空位或铋空位、形成焦绿石相、促进陶瓷致密化、偏析晶界影响陶瓷晶粒的均匀生长等方面来影响铋层状CLBTWx陶瓷性能和结构.     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

晶粒尺寸对铁酸铋光催化性能影响研究

本文用水热法成功制备了微米级铁酸铋晶粒。在前驱体浓度大于2.5 mmol/L,矿化剂浓度大于10 mmol/L的条件下,可以得到纯相铁酸铋Bi Fe O_3。研究了晶粒尺寸对铁酸铋光催化性能的影响。结果表明:时间及温度对Bi Fe O_3相结构没有影响,但在一定程度上会影响产品的粒径,保温时间越短,铁酸铋晶粒尺寸越小,其光催化性能就越好。     

PMNNT/CoFe2O4复合材料的结构和磁电性能

采用固相法制备了Pb[(Mg1/3Nb2/3)0.536(Ni1/3Nb2/3)0.128Ti0.336]O3(PMNNT)和CoFe2O4不同组分的颗粒复合材料.复合材料在1 200℃烧结后,仍保持PMNNT和CoFe2O4结构,没有新相生成,但由于不同相之间存在元素扩散,材料的性能有了改变.该材料具有铁电和铁磁特征,表现出较高的介电常数,高压电系数,较高的饱和磁化强度,低矫顽力和高磁致伸缩效应等特征,并表现出磁电效应.     

多铁性氧化物基磁电材料的制备及性能

多铁性材料由于其不但具有单一的铁性(如铁电性、铁磁性和铁弹性),而且由于铁性的耦合协同作用,会产生一些新的效应,使其可广泛应用于换能器、传感器、敏感器、多态存储等高技术领域。而氧化物基单相/复相陶瓷及其薄膜材料(如BiFeO_3,铁氧体/锆钛酸铅等),由于其良好的铁磁、铁电性能,正成为磁电材料的研究热点。本文综合介绍了几种单相、复合磁电陶瓷、薄膜材料的制备,论述了材料的显微结构与磁电性能之间的关联,并指出了该类材料存在的问题和今后的发展方向。单相磁电材料至今还没能应用到实际中,主要是因为大部分单相材料的Neel或Curie温度较低,在很低的温度下才有磁电效应,磁也转换系数随着温度升高到室温而趋于零。具有低漏导的BiFeO_3薄膜(具有高的Curie温度)将具有铁电应用,但作为多铁性应用,还需解决弱的磁电耦合性。虽然复合磁电材料性能比单相材料性能好,但是仍然存在一些问题。磁电多铁性材料具有潜在的巨大的商业应用前景,已使其成为新的研究热点。     

烧结温度对钛酸钡/铁酸钴陶瓷性能影响

铁电/铁磁复合材料由于其铁电相与铁磁相之间存在相互耦合作用,在存储器,传感器,换能器等方面具有广阔的应用前景。本文采用水热法制备了钛酸钡/铁酸钴陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷晶体结构、表面形貌、电性能、磁性能以及磁电耦合性能的影响。结果表明:陶瓷主晶相为钛酸钡和铁酸钴,无其他杂相,且结晶度较好;陶瓷表面较为平整、孔洞较少,晶粒分布均匀,平均晶粒尺寸约为1.2μm;烧结温度为1200℃时,剩余极化强度最大,为11.83μC/cm~2,烧结温度为1300℃时,剩余极化强度最小,仅为049μC/cm~2;烧结温度为1250℃时,漏电流密度比其它样品小两个数量级;烧结温度为1250℃的陶瓷具有最大的介电常数和最小的损耗;烧结温度为1200℃时陶瓷的剩余磁化强度最小,为6.03 emu/g,烧结温度为1300℃时所得陶瓷的剩余磁化强度最大,为37.64 emu/g,且在外场(2mT)作用下剩余极化强度的相对变化量最大(34.69%),表现出一定的磁电耦合特性。     

0-X型磁电复合材料耦合效应研究进展

综述了国内外0-X型复合多铁性材料磁电耦合效应的研究进展。由磁性纳米微粒与铁电相复合而成的0-X型磁电复合多铁性材料具有更大的界面面积、更好的分散性以及因磁性相之间较差的连通性所带来的高阻特性等优点,理论上可获得室温下更强的磁电耦合效应。但是,0-X型磁电复合多铁性材料的磁电耦合效应不仅与铁电相和铁磁相本身有关,还依赖于两相的界面、尺寸、外延应变以及连接形式等因素,其中,磁电相之间的连接形式直接决定了复合材料中磁电相的分散性、界面面积及界面之间的作用力大小,进而影响磁电复合多铁性材料的磁电耦合性能。     

复相多铁材料xCoFe_2O_4/(1–x)BaTiO_3的制备及性能

采用固相合成法分别制备了尖晶石结构Co Fe_2O_4和钙钛矿结构Ba Ti O_3粉末,烧结得到x Co Fe_2O_4/(1―x)Ba Ti O_3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)复相多铁材料,对材料的成分、介电性能、铁电性、磁性能进行了表征。结果表明:当x=0.2时所得的复相多铁材料两相共存,无杂相,而其他组分均不同程度地存在杂相。复相多铁材料x Co Fe_2O_4/(1―x)Ba Ti O_3具有铁电性和铁磁性,且性能受铁磁相含量影响明显。随铁磁相组分增加,材料介电常数变小,漏电流增大,铁电性能变差;同时,铁磁相间颗粒接触面积增大,磁化作用得到加强,材料磁性能得到提升。     

Ni（Co,Mn）Fe2O4—PZT（B）系磁电陶瓷的研究

作者利用XRD和SEM分析和观察了Ni(Co、Mn)Fe_2O_4-PZT(B)系陶瓷的相结构,研究了混合比及烧成与极化条件对磁电性能的影响,获得了磁电转换系数(dE/dH)_max达250mV×4π/10A的磁电陶瓷材料。     

多铁性复合材料磁电耦合效应研究进展

多铁性材料由于同时具有铁电有序和磁性有序并且在这两种有序态之间存在耦合效应,使其在电容器、传感器、存储器、自旋电子器件等领域具有广泛的应用前景而备受关注。然而,单相多铁性材料难以在室温下实现强的磁电耦合效应从而限制其实际应用。通过将具有强压电效应的铁电相与强磁致伸缩效应的铁磁相复合而成的多铁性材料理论上可获得室温下强的磁电耦合效应。但是,复合多铁性材料的磁电耦合效应与组成复合材料自身的性能、磁电相的体积比、测试条件(电磁场大小、频率)以及磁电相的连接方式等因素相关。其中,连接方式是调控磁电耦合效应的重要因素,也是目前研究的热点问题。目前连接方式也较多,如何通过连接方式的调控提高复合多铁性材料的磁电耦合效应极其重要。为此,综述了国内外通过连接方式来调控多铁性材料磁电耦合效应的研究进展,并提出了一些亟待解决的问题。     

石墨烯/钛酸锂复合锂离子电池负极材料制备及性能研究

采用水热法成功制备了Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料,用XRD,SEM等手段对复合材料的结构和形貌进行表征,分析结果表明纳米Li_4Ti_5O_(12)颗粒完整且分布均匀,与石墨烯交叠在一起,有效地阻止了双方的团聚;通过恒流充放电测试对其电化学性能进行分析研究,结果表明Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯的储锂性能优于钛酸锂,30次循环后,可逆容量为260m Ah/g,循环性能优异;石墨烯量越大,Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料的可逆容量越高。     

Ce改性0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9铋层状铁电陶瓷结构与性能

采用固相法制备了CeO_2掺杂改性的0.9Bi_4Ti_3O_(12)-0.1SrBi_2Nb_2O_9(BIT-SBN)铋层状铁电陶瓷材料。系统研究了CeO_2掺杂对BIT-SBN基陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响。结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,样品的晶粒尺寸随着CeO_2掺杂量的增加而逐渐增大,并且沿a-b面的生长速度明显大于沿垂直c轴方向的生长速度;BIT-SBN基陶瓷的压电性能随着CeO_2的掺杂而显著提高,损耗明显降低。当CeO_2掺量为0.75 wt%时,样品具有最佳的电性能:压电常数d_(33)=28 pC/N,介电损耗tanδ=0.20%,机械品质因数Q_m=3015,居里温度T_C=595℃;并且此时样品具有良好的热稳定性,在高温器件领域具有一定的应用潜能。     

铋层状结构铁电材料的性能与改性研究

铋层状材料具有优良的铁电性能,本文介绍了铋层状材料的结构及其特点,并且综述了其铁电性能(疲劳性能、压电性能)的研究现状、存在的问题.介绍了几种铋层状结构材料改性的工艺措施(热铸法、模板定向生长技术、掺杂).     

多铁性材料铁酸铋的制备研究

采用溶胶凝胶法制备了铁酸铋粉体,研究了不同溶剂、柠檬酸用量和煅烧温度对粉体相结构的影响。结果表明:制得的样品均为钙钛矿结构,使用乙醇、乙二醇作溶剂制备的铁酸铋粉体含有少量的Bi_2Fe_4O_9和Bi_(25)FeO_(40)杂相;使用乙醇和乙二醇混合溶剂,柠檬酸为阳离子1.2倍,煅烧温度为750℃时,制得纯相铁酸铋粉体。     

钛酸锂/石墨烯复合材料及电化学性能

通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品,再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征,并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明,石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能,0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.10%;20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。     

镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的研究进展

综述了镧掺杂钛酸铋的有关理论,详细介绍了目前镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法、优缺点及其进展。讨论了工艺因素对薄膜性能的影响。认为镧掺杂钛酸铋铁电薄膜是一种具有应用前景的光电材料。     

多铁性材料BiFeO3的磁学、电学性质及磁电耦合效应

磁电多铁性材料中电荷和自旋序参量共存,并相互耦合在一起,产生磁电耦合效应。由于磁电耦合效应在未来高密度、低能耗、高读写速率器件的重要应用前景,近10年来,多铁性材料的研究成为了材料科学以及凝聚态物理领域的热点之一。BiFeO3不仅是为数不多的铁电反铁磁的多铁性材料之一,更难能可贵的是它的铁电Curie温度和反铁磁Néel温度都远高于室温。正因为如此,BiFeO3早在60多年前就受到人们的关注;但是直到2003年高质量外延薄膜的出现,才真正掀起了人们对其卓越性能和新奇物理现象研究的热潮。正是在这个背景下回顾BiFeO3的发展历史,着重介绍近10年此领域的研究成果：从晶体结构、电学性质(巨大铁电极化、电致阻变效应等)、磁学性质(自旋螺旋结构)以及磁电耦合特性等角度,对由BiFeO3多铁性模型体系中衍生出来的新奇物理现象进行详细介绍。最后,就近几年相关领域的研究进行总结和研究展望。     

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。     

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。