PL220543B1 - Multiferroiczny kompozyt ceramiczny - Google Patents
Multiferroiczny kompozyt ceramicznyInfo
- Publication number
- PL220543B1 PL220543B1 PL394772A PL39477211A PL220543B1 PL 220543 B1 PL220543 B1 PL 220543B1 PL 394772 A PL394772 A PL 394772A PL 39477211 A PL39477211 A PL 39477211A PL 220543 B1 PL220543 B1 PL 220543B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ferroelectric
- multiferroic
- ceramic composite
- mole
- ferromagnetic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest multiferroiczny kompozyt ceramiczny przeznaczony do realizacji elementów elektronicznych.
Materiały multiferroiczne, w których występuje równocześnie uporządkowanie ferroelektryczne i ferromagnetyczne, dzięki możliwości przełączania stanu ferroelektrycznego polem magnetycznym i stanu ferromagnetycznego polem elektrycznym posiadają szerokie możliwości potencjalnych zastosowań w elementach pamięci, czujnikach, aktuatorach, falowodach, modulatorach, przetwornikach, itd. Istnieje niewiele jednofazowych materiałów multiferroicznych i na ogół ich temperatury przemiany ferromagnetycznej lub antyferromagnetycznej są bardzo niskie. Właściwości multiferroiczne można jednak uzyskać w temperaturach bliskich pokojowej stosując kompozytowe materiały, które zawierają fazę ferroelektryczną i fazę ferromagnetyczną.
Znany jest multiferroiczny ceramiczny kompozyt o składzie xPb(ZrTi)O3-(1-x)CoF2O4 (gdzie x=0,6, 0,7; 0,8; 0,9 i 1) opisany w publikacji J.Y. Zhai, N. Cai, L. Liu, Y. H. Lin, C.W. Nan, Dielectric behavior and magnetoelectric properties of lead zirconate titanate/Co-ferrite particulate composites,
Materials Science and Engineering B99 (2003) pp. 329-331. Ferromagnetyczny składnik CoF2O4 wytwarzano metodą zol-żel, a ferroelektryczny składnik Pb(ZrTi)O3 (PZT) konwencjonalną metodą reakcji w fazie stałej. Ze składników zmieszanych w młynku kulowym przygotowywano pastylki, które spiekano w temperaturze 1373 K przez 2 h. Dla kompozytu zawierającego 80% obj. PZT uzyskano najwyższy współczynnik magnetoelektryczny na poziomie 30 mV/cmOe w temperaturze pokojowej przy częstotliwości zmiennego pola magnetycznego 80 kHz i stałym polu magnetycznym 1 kOe.
Znany jest z publikacji R. Grossinger, G.V. Dong, R. Sato-Turtelli, The physics of magnetoelectric composites, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 320 (2008) pp. 19721977, multiferroiczny kompozyt o składzie 50% CoF2O4 - 50% BaTiO3. Na drodze kombinacji metody współstrącania i techniki zol-żel otrzymano multiferroiczne nanostruktury typu rdzeń-powłoka zawierające 20:60% wag. ferrytu kobaltowego.
Znany jest również z publikacji S. Yu, H. Huang, L. Zhou, Y. Ye, S. Ke, Ceramics International, vol. 34 (2008) pp. 701-704, kompozyt na bazie ferroelektryka o składzie 0,65Pb(Mg1/3Nb2/3)O30,35PbTiO3 (PMN-PT) i ferrytu Ni0,8Zn0,2Fe3O4 (NZFO). PMN-PT i NZFO zmieszano w proporcjach 5:1. Uzyskano wysoki współczynnik magnetoelektryczny kompozytu ceramicznego, spiekanego w temperaturze 1523 K przez 2 h, wynoszący 64 mV/cmOe dla stałego pola magnetycznego 1,1 kOe oraz 406 mV/cmOe dla pola magnetycznego 0,26 kOe.
Znany jest z amerykańskiego patentu US 7,700,985 ferroelektryczny element pamięci z zastosowaniem multiferroików. Zgodnie z tym opisem patentowym komórka do przechowywania danych wytworzona jest w oparciu o kompozytową warstwę multiferroiczną. Warstwa ta zawiera ferroelektryczny materiał w osnowie ferromagnetycznego materiału lub ferromagnetyczny materiał w osnowie ferroelektrycznego. Jako ferromagnetyczne materiały stosowane są: ferryty kobaltu, niklu, litu i manganu oraz Y3Fe5O12 (YIG), a jako materiał ferroelektryczny BaTiO3, PZT, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, PbTiO3, (SrBa)Nb2O5.
Istotą wynalazku jest multiferroiczny kompozyt ceramiczny zawierający jako składnik ferroelektryczny 30: 60% molowych relaksora Pb(Fe2/3W1/3)O3, i 5: 25% molowych ferroelektryka PbTiO3 oraz jako składnik ferromagnetyczny 15: 65% molowych ferrytu CoFe2O4, ponadto korzystnie zawierający tlenek manganu (IV) MnO2 w ilości 1 : 2% molowego.
Multiferroiczny kompozyt ceramiczny według wynalazku ma skład xPb(Fe2/3W1/3)O3-yPbTiO3-(1-x-y)CoFe2O4, gdzie procent molowy x=0,3-0,6 i y=0,053-0,25. Dodatek ferroelektryka PbTiO3 do relaksora Pb(Fe2/3W1/3)O3 powoduje korzystne przesunięcie przemiany ferroelektrycznej powstałego roztworu stałego o strukturze perowskitu do temperatury bliskiej pokojowej. Korzystne jest również wprowadzenie dodatku 1 : 2% molowych MnO2 w celu podwyższenia rezystywności elektrycznej materiału. Ceramikę otrzymuje się w wyniku spiekania w temperaturze 1173: 1273 K.
Kompozyt zawiera jako składnik ferroelektryczny roztwór stały Pb(Fe2/3W1/3)O3-PbTiO3 i jako składnik ferromagnetyczny ferryt CoFe2O4. Sprzężenie elektromagnetyczne pomiędzy fazami ferroelektrycznymi i ferromagnetycznymi prowadzi do efektu magnetoelektrycznego.
Elementem nowości w wynalazku jest zastosowanie jako składnika ferroelektrycznego relaksorowego ferroelektryka Pb(Fe2/3W1/3)O3, będącego równocześnie jednofazowym multiferroikiem. Kompozyt ceramiczny według wynalazku umożliwia uzyskanie w temperaturze pokojowej dużego współczynnika magnetoelektrycznego na poziomie 70 mV/cmOe.
PL 220 543 B1
Multiferroiczny kompozyt ceramiczny według wynalazku może być wykorzystany do wykonania czujników pola magnetycznego, multiferroicznych elementów pamięci.
P r z y k ł a d z a s t o s o w a n i a
Wykonano element multiferroiczny stanowiący kompozyt ceramiczny zawierający 37,5% molowych Pb(Fe2/3W1/3)O3, 12,5% molowych PbTiO3 i 50% molowych ferrytu CoFe2O4. Jako dodatek podnoszący rezystywność ceramiki wprowadzono 2% molowych MnO2.
Syntezę relaksora Pb(Fe2/3W1/3)O3 przeprowadzono na drodze reakcji w fazie stałej dwustopniową metodą kolumbitową. W pierwszym etapie przeprowadzono kalcynację w temperaturze 1273 K przez 5 h tlenków Fe2O3 i WO3, naważonych uprzednio w proporcjach stechiometrycznych i zmielonych w młynku kulowym. W drugim etapie wykonano kalcynację w temperaturze 1073 K przez 5 h zestawionej w proporcjach stechiometrycznych i zmielonej w młynku kulowym mieszaniny PbO i Fe2WO6, będącego produktem pierwszej reakcji. Ferryt CoFe2O4 otrzymano w wyniku kalcynacji w fazie stałej w temperaturze 1323 K przez 5 h tlenków CoO i Fe2O3 naważonych w proporcjach stechiometrycznych i zmielonych w młynku kulowym. Relaksor i ferryt po procesie syntezy mielono w młynku kulowym w alkoholu izopropylowym przez 8 h i suszono.
Mieszaninę proszków zawierającą 37,5% molowych relaksora Pb(Fe2/3W1/3)O3, 12,5% molowego PbTiO3 i 50% molowych ferrytu CoFe2O4 oraz dodatek 2% molowych MnO2 mieszano w młynku kulowym w alkoholu izopropylowym przez 8 h i suszono.
Do uzyskanego materiału dodano 1% wagowy alkoholu poliwinylowego w postaci 3% roztworu wodnego i sporządzono granulat. Uformowane w wyniku prasowania kształtki spiekano w ciągu 2 h w temperaturze 1173 K. Na pastylki po spiekaniu nanoszono elektrody z pasty srebrowej, które wypalano w temperaturze 873 K. W rezultacie otrzymano element multiferroiczny charakteryzujący się w temperaturze pokojowej wysokim napięciowym współczynnikiem magnetoelektrycznym 70 mV/cmOe przy częstotliwości zmiennego pola magnetycznego 10 kHz i natężeniu pola stałego 1,2 kOe.
Claims (1)
- Multiferroiczny kompozyt ceramiczny zawierający składnik ferromagnetyczny i składnik ferroelektryczny, znamienny tym, że jako składnik ferroelektryczny zawiera 30:60% molowych relaksora Pb(Fe2/3W1/3)O3 i 5:25% molowych ferroelektryka PbTiO3 oraz jako składnik ferromagnetyczny 15: 65% molowych ferrytu CoFe2O4, ponadto korzystnie zawierający tlenek manganu (IV) MnO2 w ilości 1: 2% molowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL394772A PL220543B1 (pl) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Multiferroiczny kompozyt ceramiczny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL394772A PL220543B1 (pl) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Multiferroiczny kompozyt ceramiczny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL394772A1 PL394772A1 (pl) | 2012-11-05 |
| PL220543B1 true PL220543B1 (pl) | 2015-11-30 |
Family
ID=47263893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL394772A PL220543B1 (pl) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Multiferroiczny kompozyt ceramiczny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL220543B1 (pl) |
-
2011
- 2011-05-04 PL PL394772A patent/PL220543B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL394772A1 (pl) | 2012-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | Structural, dielectric, ferromagnetic, ferroelectric and ac conductivity studies of the BaTiO3–CoFe1. 8Zn0. 2O4 multiferroic particulate composites | |
| Newnham | Electroceramics | |
| Bammannavar et al. | Electrical properties and magnetoelectric effect in (x) Ni0. 5Zn0. 5Fe2O4+ (1− x) BPZT composites | |
| Li et al. | Magnetoelectric effect of Ni0. 8Zn0. 2Fe2O4/Sr0. 5Ba0. 5Nb2O6 composites | |
| Krishnaiah et al. | Effect of CoFe2O4 mole percentage on multiferroic and magnetoelectric properties of Na0. 5Bi0. 5TiO3/CoFe2O4 particulate composites | |
| Jain et al. | Tuning the dielectric, ferroelectric and electromechanical properties of Ba0. 83Ca0. 10Sr0. 07TiO3–MnFe2O4 multiferroic composites | |
| WO2016147000A1 (en) | Multiferroic materials | |
| Perumal et al. | Investigations on electrical and energy storage behaviour of PZN-PT, PMN-PT, PZN–PMN-PT piezoelectric solid solutions | |
| JP4067298B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| Bochenek et al. | Ferroelectric and magnetic properties of the PMN-PT-nickel zinc ferrite multiferroic ceramic composite materials | |
| Lisnevskaya et al. | Y3Fe5O12/Na, Bi, Sr-doped PZT particulate magnetoelectric composites | |
| Ashwini et al. | Dielectric and magnetoelectric properties of Li-Mg ferrite: Barium titanate composites | |
| JP2005047745A (ja) | 圧電磁器 | |
| Chougule et al. | Studies on electrical properties and the magnetoelectric effect on ferroelectric-rich (x) Ni0. 8Zn0. 2Fe2O4+ (1− x) PZT ME composites | |
| Das et al. | Rietveld refined crystal structure, magnetic, dielectric, and electric properties of Li-substituted Ni–Cu–Zn ferrite and Sm, Dy co-doped BaTiO3 multiferroic composites | |
| Darvade et al. | Magneto-Mechano-Electric generator of lead-free piezoelectric Ba0. 95Ca0. 05Ti0. 95Zr0. 025Sn0. 025O3/Co0. 8Ni0. 2Fe2O4 magnetostrictive multiferroic laminate structure | |
| Darvade et al. | Structural and multiferroic properties of trilayer green magnetoelectric Co0. 8Ni0. 2Fe2O4/K0. 25Na0. 75NbO3/Co0. 8Ni0. 2Fe2O4 composite structure | |
| KR101183031B1 (ko) | 다강성 구조체의 제조방법 | |
| Rakhikrishna et al. | Magneto-electric characterization of x (Na 0.5 K 0.5) 0.94 Li 0.06 NbO 3-(1-x) NiFe 2 O 4 composite ceramics | |
| Sasmal et al. | Development of a novel lead free (CoFe1. 9Bi0. 1O4/BaTi0. 89Sn0. 11O3/CoFe1. 9Bi0. 1O4) magnetoelectric composite via new design strategy | |
| Rani et al. | Study of 0.1 Ni0. 8Zn0. 2Fe2O4− 0.9 Pb1− 3x/2LaxZr0. 65Ti0. 35O3 magnetoelectric composites | |
| Sheikh et al. | Microstructure–property relationship in magnetoelectric bulk composites | |
| KR101299677B1 (ko) | 피지엔-피지티계 압전 세라믹 조성물 및 그 제조방법 | |
| Singh et al. | Study of xCo0. 8Ni0. 2Fe2O4+ (1− x) Pb0. 99625 La0. 0025Zr0. 55Ti0. 45O3 magnetoelectric composites | |
| PL220543B1 (pl) | Multiferroiczny kompozyt ceramiczny |