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磁电多铁性复合材料磁电耦合性能有限元分析

刘强 , 周浩淼 , 曲绍兴

材料科学与工程学报

磁电多铁性复合材料由于具有磁电耦合的特性,在存储器、传感器等领域具有广泛的应用前景,近年来成为该领域研究的前沿问题。本文采用有限元方法对叠层块状磁电多铁性复合材料的磁电耦合效应进行计算分析,研究了边界条件、尺寸、粘接层的厚度以及材料性能对磁电耦合效应的影响,以期为磁电多铁性复合材料器件设计提供理论依据。研究表明,上下外表面z方向固定、长宽比的增大、铁电层所占比例的增大、粘接层厚度的减小及杨氏模量的增加均能提高磁电多铁性复合材料的磁电耦合系数。

关键词: 多铁性 , 复合材料 , 有限元 , 磁电耦合 , 铁电 , 铁磁

Eu,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷的介电性能、磁性能及磁电耦合效性的影响

宋桂林 , 马桂娟 , 张卉 , 苏健 , 陈晨 , 常方高

人工晶体学报

采用快速液相烧结法制备Bi1-xEuxFe1-yCoyO3(x=0、0.01、0.05、0.1;y=0、0.01、0.05、0.1)陶瓷样品,研究Eu、Co共掺杂对BiFeO3介电性能、铁磁性和磁电耦合效应的影响.利用X射线衍射仪对晶体结构进行表征,结果表明:所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO3相吻合且具有良好的晶体结构.当Co掺杂量大于0.05时,Bi1-xEuxFe1-yCoyO3发生结构相变.当f=1000 Hz时,Bi0.99 Eu0.01Fe0.99 Co0.01O3样品的介电常数是BiFeO3的12倍,而介电损耗最小.磁测量表明:室温下,除了BiFeO3和Bi1-xEuxFe0,99 Co0.01O3以外,所有样品具有较强的铁磁特性.在20kOe磁场作用下,Bi1-xEuxFe1-yCoyO3样品呈现饱和的磁滞回线,Bi0.Eu01Fe0.9Co0.1O3样品的剩余磁化强度(Mr=0.984 emu/g)是BiFeO3的328倍.在外加磁场(0~0.4 kOe)作用下,样品的磁电耦合效应(ME)随着Eu3+和Co3+掺杂量的增加而增大,Bi0.95Eu0.05 Fe0.95Co0.05O3呈现较强的磁电耦合效应,在4.5 kOe磁场的作用下,其ME值已达到4.37%.样品磁性增强的主要是Eu3+的4f电子与Fe3+或Co3+的3d电子自旋相互作用及样品中存在局域的Fe-O-Co磁耦合两者共同作用的结果.

关键词: BiFeO3 , 介电性能 , 磁滞回线 , 磁电耦合

低温烧结CoFe2O4-(PZN-PZT)多铁复合材料磁电性能研究

范桂芬 , 徐星 , 王凯 , 吕文中 , 梁飞 , 金善龙

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150548

采用传统陶瓷工艺和低温烧结制备了CoFe2O4-(PZN-PZT)多铁复合陶瓷,研究了混合方式、PZT包覆和成分变化对其结构、磁性能、磁电耦合性能的影响.XRD图谱和TEM照片显示,采用溶胶-凝胶和包覆搅拌混合的方法获得了CoFe2O4/PZT核壳结构粉末,在CoFe2O4表面形成了10~20 nm的钙钛矿PZT壳层.EDS结果显示,低温烧结和阻挡层可以有效抑制两相间的元素扩散.SEM照片和磁电性能结果显示,相对未包覆研磨混合工艺,包覆搅拌混合可以提高磁性颗粒复合含量,获得较好烧结匹配性,有效提高材料的磁电耦合性能.研究结果表明,包覆搅拌混合制备体积比为4:6的CoFe2O4-(PZN-PZT)样品,经1000℃烧结,在10 kHz下获得最大磁电耦合系数(18.3 mV/(cm·Oe)).

关键词: 多铁 , 磁电耦合 , 核壳结构 , 磁性能

(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3-Co0.85Cu0.15Fe2O4复合陶瓷的磁电性能研究

杨玲 , 袁昌来 , 许积文 , 周昌荣 , 周秀娟 , 杨云

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.02.003

以压电体(K0.45Na0.55)0.98 Li0.02 Nb0.77 Ta0.18Sb.05 O3和压磁体Co0.85 Cu0.15 Fe2O为原料,通过传统的固相反应法制备了(1-x) [(K0.45 Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05 O3]-xCo0.85Cu0.15 Fe2 O4多铁性复合陶瓷,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压电测试仪、铁电测试仪和磁电耦合测试仪对物相、显微结构、压电、铁电、磁电耦合性能进行了分析.结果表明,复合陶瓷的相结构保持为(K45 Na0.55)n98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3和Co0.85Cu0.15 Fe2O4两种物相,但两者之间发生了轻微的化学反应.随着Co0.85Cu0.15 Fe2 O4压磁相含量的增加,复合陶瓷的压电系数从56 pC/N减小到21 pC/N,剩余极化强度略有降低.在压磁相含量为0.2时可获得4.3 mV·cm-1·Oe-1的最佳磁电耦合系数.

关键词: Co0.85Cu0.15Fe2O4 , (K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3 , 磁电耦合

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