铌酸钾钠-铁酸钴陶瓷的磁电耦合性能的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gsdx2009
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随着科学技术的快速发展与各学科之间的交叉渗透,传统的单一性能的材料已经不能满足应用的需求,器件小型化、材料性能多样化的趋势越来越明显,这就需要研发出同时具有两种或两种以上功能的新型材料。由于多铁性材料集铁电性和铁磁性于一体,并且两者之间存在着耦合相互作用,在现代科技中有着很大的应用潜力,并有望带来巨大的经济效益。近年来,铌酸钾钠(KNN)基无铅陶瓷以其优异的压电和铁电性能、高的居里温度,成为最具潜力的无铅压电陶瓷候补之一。对于铁磁体而言,尖晶石型铁氧体材料铁酸钴(CoFe2O4)则因其具有很大的磁致伸缩效应而备受研究者的青睐。基于此,我们在KNN中掺杂铁磁性材料CoFe2O4,并且研究了其磁电耦合效应。  本论文,首先用传统的固相反应法制备了KNN-CoFe2O4多铁性陶瓷。利用X射线衍射法研究了陶瓷的物相,并分析了KNN和CoFe2O4的相结构以及掺杂后是否两相仍共存,以及有无杂相的产生。采用扫描电子显微镜观察了陶瓷的微观结构,研究了陶瓷的晶粒分布、气孔率和致密性等烧结特性,并探讨了CoFe2O4的掺入对这些特性的影响。  研究了KNN-CoFe2O4多铁性陶瓷的介电性能,分析了CoFe2O4的掺杂浓度对样品的相变温度和损耗的影响及变化规律。测量了陶瓷的准静态压电系数d33,通过其随CoFe2O4的掺杂比例的变化曲线来表征样品的压电特性,并将变化规律和烧结特性相结合,分析结论是否一致。  测量了KNN-CoFe2O4多铁性陶瓷的电滞回线和磁滞回线,确定了样品中铁电相和铁磁相的共存,并测量出其磁电耦合效应的强弱,分析最佳掺杂比例,阐述磁电耦合效应存在的根本物理机制。
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