CN104557027A - 一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104557027A CN104557027A CN201510018825.0A CN201510018825A CN104557027A CN 104557027 A CN104557027 A CN 104557027A CN 201510018825 A CN201510018825 A CN 201510018825A CN 104557027 A CN104557027 A CN 104557027A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- batio
- powder
- cofe
- matrix material
- tackiness agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 21
- 229910002518 CoFe2O4 Inorganic materials 0.000 title abstract 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 title abstract 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 121
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 claims description 101
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 62
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 42
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 42
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 36
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 25
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 14
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 7
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 6
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 23
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 17
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000007775 ferroic material Substances 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001778 solid-state sintering Methods 0.000 description 1
Abstract
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法，将BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末采用2-2复合的垒层叠加排列方式在1000～1050℃下烧结，制得CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，由于采用了2-2复合的垒层叠加排列方式，能够有效地抑制两相之间的相互反应从而保持各自的特性，使制得的复合材料既具有较好的铁电性又具有较好的铁磁性。电常数达到1900～4500，介电损耗为0.19～1.50。饱和极化强度Ps为14.8～18.7μC/cm2，矫顽场Ec为8.6～14.6kV/cm，其饱和磁化强度Ms为3.4～20.9emu/g。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域，涉及一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，信息、通讯和互联网技术的高速发展，要求高速数据和高电流密度的传输，电子线路日益向微型化、集成化的方向发展，这就对电子器件、整机和系统提出了小型化、轻量化和多功能化的要求。因此，包括铁电介电材料和磁性材料在内的元器件的微型化和小型化是必然趋势，而集铁电性与铁磁性于一体的磁电复合材料拥有相同的体积却可以在电路上拥有更多的功能。
多铁性材料不但具备各种单一的铁性(如铁电性、铁磁性和铁弹性)，而且通过铁性的耦合协同作用能产生一些新的功能，大大拓宽了铁性材料的应用范围，利用多铁性材料制成的元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域。
磁电复合材料分为0-3型磁电复合材料和2-2型磁电复合材料。0-3型磁电复合材料是将不连续的铁电相(铁磁相)颗粒分散于三维连通的铁磁相(铁电相)中，按一定的比例混合，在一定温度下固相烧结，从而得到的颗粒磁电复合材料。此种结构简单，是研究最早、应用最广的的一种类型。但由于压电相(铁磁相)在铁磁(压电)基体中存在分散不均的问题，因而此种结构类型的材料磁电电压系数较低。2-2型磁电复合材料是将铁电相粉体和铁磁相粉体按照垒层叠加的方式使其共烧在一起的磁电复合材料。此种结构可较大范围调整压磁相的含量，所以磁电电压系数得到大幅度提高。由于电阻率很高的铁电相层可以完全阻断磁性相层的连通，使得材料整体的漏电流较小，有利于材料磁电性能的提高。
荷兰Philips实验室首先把铁磁相的CoFe2O4与铁电相的BaTiO3粉末按一定的比例混合，然后升温使之共熔原位复合，最后按一定的速率降温至室温便得到以磁电复合体为主要成分的固溶体。这种方法温度太高，易产生一些不可预料的相，降低复合材料的性能。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法，该制备方法将CoFe2O4、BaTiO3粉末以层状复合的方式共烧在一起，有效抑制了两相之间的相互反应从而保持各自的特性，使制得的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料既具有较好的铁电性又具有较好的铁磁性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％。
该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且22.2％≤x≤33.3％。
该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％。
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并球磨后过筛，压块，再经880～920℃预烧4～6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并球磨后过筛，压块，经1000～1020℃预烧4～6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；其中，Li2CO3的加入量为BaTiO3粉体质量的0.5～0.7％；
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；
(5)排出PVA粘合剂后再于1000～1050℃下烧结2～4个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
所述步骤(1)、步骤(2)中的球磨的时间均为4-6小时。
所述步骤(3)中2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；或按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起。
所述步骤(3)中向BaTiO3粉体中加入PVA粘合剂的质量为BaTiO3粉体质量的8％～15％；向CoFe2O4粉体中加入PVA粘合剂的质量为CoFe2O4粉体质量的8％～15％。
所述步骤(3)中PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
所述步骤(5)排除PVA粘合剂具体是：在温度为550-600℃下保温3-5小时。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明将BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末采用2-2复合的垒层叠加排列方式在1000～1050℃下烧结，制得CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，由于采用了2-2复合的垒层叠加排列方式，能够有效地抑制两相之间的相互反应从而保持各自的特性，使制得的复合材料既具有较好的铁电性又具有较好的铁磁性，克服了现有技术中温度较高，易产生不可预料的相，从而降低材料性能的问题。
本发明中将仅仅通过制得两种粉末压制成型后，排除PVA粘合剂，然后在较低温度下进行烧结，即可得到产品，所以制备方法简单易行。
当频率为20赫兹时，本发明制得的复合材料介电常数达到1900～4500，介电损耗为0.19～1.50。复合材料的各组分的饱和极化强度Ps为14.8～18.7μC/cm2，矫顽场Ec为8.6～14.6kV/cm，其饱和磁化强度Ms为3.4～20.9emu/g,矫顽场Hc为196.2～260.2Oe。
另外，本发明采用的原料中由于不存在铅，所以制备方法不会造成污染，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式烧结在一起，层与层之间不需要粘合剂，因而应力应变的传递可以高效直接的完成。本发明制得的材料致密性良好，无明显大气孔存在，两相晶粒尺寸均匀，均在亚微米数量级，无明显的界面原子扩散现象，界面耦合较好，所以本发明能够保证磁电复合材料直接高效的磁-电-力转换效率，从而提高了复合材料的磁电转换性能。
附图说明
图1为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝11.1％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图2为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝22.2％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图3为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝33.3％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图4为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝11.1％时，复合陶瓷在1050℃烧结后界面的SEM图。
图5为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝22.2％时，复合陶瓷在1050℃烧结后界面的SEM图。
图6为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝33.3％时，复合陶瓷在1050℃烧结后界面的SEM图。
图7为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝11.1％时，复合陶瓷在1050℃烧结后的介电频谱。
图8为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝22.2％时，复合陶瓷在1050℃烧结后的介电频谱。
图9为室温下xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝33.3％时，复合陶瓷在1050℃烧结后的介电频谱。
图10为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中x＝11.1％时的电滞回线。
图11为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中x＝22.2％时的电滞回线。由图11可以看出，复合材料具有明显的铁电性，饱和极化强度为16.2μC/cm2，矫顽场为14.6kV/cm。
图12为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中x＝33.3％时的电滞回线。
图13为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中x＝11.1％时的磁滞回线。
图14为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO33组分中x＝22.2％时的磁滞回线。
图15为在1050℃烧结的陶瓷xCoFe2O4/(1-x)BaTiO33组分中x＝33.3％时的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％。
上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并湿法球磨4小时后烘干，过筛，压块，再经880℃预烧6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并湿法球磨6小时后烘干，过筛，压块，经1020℃预烧4小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入BaTiO3粉体质量8％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入CoFe2O4粉体质量8％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且x＝11.1％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；
(5)在温度为550℃下保温3小时排出PVA粘合剂后再于1050℃下烧结2个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
图1为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝11.1％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图中4可看出，在1050℃烧结的材料致密性良好，无明显大气孔存在，两相晶粒尺寸均匀，均在亚微米数量级，无明显的界面原子扩散现象。
由图7可以看出，复合材料具有较大的介电常数，20赫兹时介电常数为4500,介电损耗为0.19。
由图10可以看出，复合材料具有明显的铁电性，饱和极化强度为18.7μC/cm2，矫顽场为11.5kV/cm。
由图13可以看出，复合材料具有明显的铁磁性，饱和磁化强度为3.4emu/g，矫顽场为196.2Oe。
实施例2
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且22.2％。
上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并湿法球磨5小时后烘干，过筛，压块，再经920℃预烧4小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并湿法球磨5小时后烘干，过筛，压块，经1000℃预烧6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入BaTiO3粉体质量15％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入CoFe2O4粉体质量15％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且x＝22.2％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起。
(5)在温度为580℃下保温4小时排出PVA粘合剂后再于1000℃下烧结3个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
图2为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝22.2％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图中5可看出，在1050℃烧结的材料致密性良好，无明显大气孔存在，两相晶粒尺寸均匀，均在亚微米数量级，无明显的界面原子扩散现象。
由图8可以看出，复合材料具有较大的介电常数，20赫兹时介电常数为2000，介电损耗为0.45。
由图11可以看出，复合材料具有明显的铁电性，饱和极化强度为16.2μC/cm2，矫顽场为14.6kV/cm。
由图14可以看出，复合材料具有明显的铁磁性，饱和磁化强度为7.3emu/g，矫顽场为208.4Oe。
实施例3
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且33.3％。
上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并湿法球磨6小时后烘干，过筛，压块，再经900℃预烧5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并湿法球磨4小时后烘干，过筛，压块，经1010℃预烧5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入BaTiO3粉体质量12％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入CoFe2O4粉体质量12％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且x＝33.3％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；
(5)在温度为600℃下保温5小时排出PVA粘合剂后再于1050℃下烧结4个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
图3为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3组分中当x＝33.3％时，复合陶瓷在1050℃烧结时的结构图。
图中6可看出，在1050℃烧结的材料致密性良好，无明显大气孔存在，两相晶粒尺寸均匀，均在亚微米数量级，无明显的界面原子扩散现象。
由图9可以看出，复合材料具有较大的介电常数，20赫兹时介电常数为1900，介电损耗为1.50。
由图12可以看出，复合材料具有明显的铁电性，饱和极化强度为14.8μC/cm2，矫顽场为8.6kV/cm。
由图15可以看出，复合材料具有明显的铁磁性，饱和磁化强度为20.9emu/g，矫顽场为260.2Oe。
实施例4
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且15％。
上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并湿法球磨4.5小时后烘干，过筛，压块，再经890℃预烧5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并湿法球磨5.5小时后烘干，过筛，压块，经1005℃预烧5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入BaTiO3粉体质量8％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入CoFe2O4粉体质量8％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且x＝15％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；
(5)在温度为560℃下保温4.5小时排出PVA粘合剂后再于1020℃下烧结2.5个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
实施例5
一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且25％。
上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并湿法球磨6小时后烘干，过筛，压块，再经900℃预烧4.5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并湿法球磨4小时后烘干，过筛，压块，经1000℃预烧5.5小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入BaTiO3粉体质量10％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入CoFe2O4粉体质量10％的PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且x＝25％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；
(5)在温度为590℃下保温3小时排出PVA粘合剂后再于1000℃下烧结3.5个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
本发明制得的磁电复合材料具有优异的铁电、介电、磁电性能，通过将铁电铁磁相以层状复合的方式共烧在一起，可以有效地抑制两相之间的相互反应从而保持各自的特性，使其既具有较好的铁电性又具有较好的铁磁性。当频率为20赫兹时，复合材料介电常数达到1900～4500，介电损耗为0.19～1.50。复合材料的各组分的饱和极化强度Ps为14.8～18.7μC/cm2,矫顽场Ec为8.6～14.6kV/cm，其饱和磁化强度Ms为3.4～20.9emu/g,矫顽场Hc为196.2～260.2Oe。本发明中向BaTiO3粉体中加入Li2CO3是为了降低烧结的温度。
Claims (9)
1.一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，其特征在于，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％。
2.根据权利要求1所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，其特征在于，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且22.2％≤x≤33.3％。
3.根据权利要求1所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料，其特征在于，该复合材料的化学表达式为xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％。
4.一种如权利要求1所述CoFe2O4/BaTiO3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)按化学通式BaTiO3将分析纯的BaCO3和TiO2混合并球磨后过筛，压块，再经880～920℃预烧4～6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到BaTiO3粉体；
(2)按化学通式CoFe2O4将分析纯的Co3O4、Fe2O3混合并球磨后过筛，压块，经1000～1020℃预烧4～6小时，得到块状产品，然后将块状产品粉碎后过120目筛得到CoFe2O4粉体；
(3)向BaTiO3粉体中加入Li2CO3并混合均匀，得到混合粉末，向混合粉末中加入PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的BaTiO3粉末；向CoFe2O4粉体中加入PVA粘合剂后造粒，再经60目筛网过筛，得到粒径均匀的CoFe2O4粉末；其中，Li2CO3的加入量为BaTiO3粉体质量的0.5～0.7％；
(4)按照xCoFe2O4/(1-x)BaTiO3，其中x为CoFe2O4的质量百分数，且11.1％≤x≤33.3％，将BaTiO3粉末和CoFe2O4粉末按照2-2复合的垒层叠加排列方式在模具中压制成型；
(5)排出PVA粘合剂后再于1000～1050℃下烧结2～4个小时成瓷，得到CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料。
5.根据权利要求4所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)中的球磨的时间均为4-6小时。
6.根据权利要求4所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中2-2复合的垒层叠加排列方式具体为：按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起；或按照从上向下依次为BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末、CoFe2O4粉末、BaTiO3粉末的顺序垒叠在一起。
7.根据权利要求4所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中向BaTiO3粉体中加入PVA粘合剂的质量为BaTiO3粉体质量的8％～15％；向CoFe2O4粉体中加入PVA粘合剂的质量为CoFe2O4粉体质量的8％～15％。
8.根据权利要求4或7所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中PVA粘合剂为质量分数10％的聚乙烯醇水溶液。
9.根据权利要求4所述的CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)排除PVA粘合剂具体是：在温度为550-600℃下保温3-5小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510018825.0A CN104557027B (zh) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | 一种 CoFe2O4/BaTiO3 层状磁电复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510018825.0A CN104557027B (zh) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | 一种 CoFe2O4/BaTiO3 层状磁电复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104557027A true CN104557027A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104557027B CN104557027B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=53074214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510018825.0A Expired - Fee Related CN104557027B (zh) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | 一种 CoFe2O4/BaTiO3 层状磁电复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104557027B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105645954A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 陕西科技大学 | Ba3Co0.8Zn1.2Fe24O41/SrTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106278262A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 陕西科技大学 | 一种knn基层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106431398A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106478095A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-08 | 陕西科技大学 | Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/CoFe2O4层状磁电复合材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102010191A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-04-13 | 武汉大学 | 一种纳米复合磁电陶瓷的制备方法 |
-
2015
- 2015-01-14 CN CN201510018825.0A patent/CN104557027B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102010191A (zh) * | 2010-10-27 | 2011-04-13 | 武汉大学 | 一种纳米复合磁电陶瓷的制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105645954A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 陕西科技大学 | Ba3Co0.8Zn1.2Fe24O41/SrTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106278262A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 陕西科技大学 | 一种knn基层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106431398A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 陕西科技大学 | Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4层状磁电复合材料及其制备方法 |
| CN106478095A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-08 | 陕西科技大学 | Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3/CoFe2O4层状磁电复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104557027B (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104557027A (zh) | 一种CoFe2O4/BaTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| KR101218998B1 (ko) | 세라믹 전자부품용 자성체 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 세라믹 전자부품 | |
| JP2011073937A (ja) | 多結晶磁性セラミック、マイクロ波磁性体及びこれを用いた非可逆回路素子 | |
| Xu et al. | Investigation of grain growth and magnetic properties of low-sintered LiZnTi ferrite-ceramic | |
| CN102850045B (zh) | 兼具巨介电常数和高磁化强度的铁氧体复合材料及其制备方法 | |
| Su et al. | Effects of Bi2O3–WO3 additives on sintering behaviors and magnetic properties of NiCuZn ferrites | |
| KR101218984B1 (ko) | 세라믹 전자부품용 자성체 조성물, 그 제조방법 및 이를 이용한 세라믹 전자부품 | |
| CN102850051B (zh) | 一种YFeO3 基双相磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104557030B (zh) | 一种 SrTiO3 基高频层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN102898132B (zh) | 一种具有巨介电常数的低温共烧磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104591723A (zh) | 一种层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| Zhao et al. | High cut-off frequency and low magnetic loss of Bi3+-Cr3+ co-substitution NiCuZn ferrite for chip inductors applications | |
| CN104557028A (zh) | 一种层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104557008A (zh) | Ba(Fe0.5Nb0.5)O3/Bi0.2Y2.8Fe5O12 层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104987056B (zh) | 一种铁电‑铁磁复合材料及其制备方法 | |
| CN104556996B (zh) | 一种制备 BaFe12O19/CoFe2O4 永磁复合陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN106278252A (zh) | 一种钛酸铋Bi4‑XPrXTi3‑XCoXO12陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN110467450A (zh) | 一种高频锰锌软磁铁氧体材料及其制备方法和应用 | |
| CN102211928A (zh) | 一种具有巨介电常数和高剩余磁化强度的磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN100351958C (zh) | 一种宽频磁电双性复合材料及其制备方法 | |
| CN104591714A (zh) | CoFe2O4/0.4BaTiO3-0.6BiFeO3 磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104557026B (zh) | 一种 BaTiO3/Ba(Fe0.5Nb0.5)O3 层状铁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104557025A (zh) | CoFe2O4/BaTiO3-(Na0.5Bi0.5)TiO3材料及其制备方法 | |
| CN105645954A (zh) | Ba3Co0.8Zn1.2Fe24O41/SrTiO3层状磁电复合材料及其制备方法 | |
| CN104591734B (zh) | 一种Ca(Zn1/3Nb2/3)O3基高频层状磁电复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160824 |