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《陕西科技大学》 2017年
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铌酸钾钠基无铅压电层状磁电复合材料的制备及其性能研究

张锦涛  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,电子元器件的微型化和多功能化逐渐成为研究领域的热点。磁电复合材料同时兼具铁电性、铁磁性和磁电耦合性能,在传感器、滤波器、相位器、数据储存器等其他电子器件领域有着十分广阔的应用前景。但单相磁电材料在室温以上时,磁电效应十分微弱,很难应用到实际,故现在的磁电材料多为磁电复合材料。磁电复合材料从结构上主要分为颗粒复合材料和层状复合材料,其中,层状结构磁电复合材料因具有其较高的磁电耦合系数而倍受关注。同时,当前的无铅磁电复合材料多以BaTiO_3基为主,磁电耦合系数相对较低,为了进一步增强磁电效应,本文从选取高性能的压电材料入手,通过调整材料结构和改变成型工艺来制备层状磁电复合材料,并对其性能进行研究,探讨影响磁电复合材料磁电效应的因素。磁电效应是通过压电效应和磁致伸缩效应的乘积来实现的,因此,磁电效应不仅与压电铁磁两单相的性能密不可分,同时两相的相对含量也将直接影响复合材料的磁电耦合性能。本文主要以掺杂改性的KNN基压电材料为压电相,与铁磁相(Ni,Zn)FeO_3和CoFe_2O_4进行复合制备层状磁电复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)和电子扫描显微镜(SEM)对其物相组成及结构进行分析,通过铁电测试仪对其电学性能进行分析,最后通过自组装磁电测试仪研究复合材料的磁电性能,并对其进行比较,得出层状复合材料性能的优越性。首先,以Li、Ta、Sb离子共掺的(K_(0.45)Na_(0.55))_(0.98)Li_(0.02)(Nb_(0.77)Ta_(0.18)Sb_(0.05))O_3(LKNNTS)为压电相,以Ni_(0.37)Cu_(0.20)Zn_(0.43)Fe_(1.92)O_(3.88)(NCZF)为铁磁相,垒层叠压两相,冷等静压,共烧得到LKNNTS/NCZF层状结构的复合材料。研究表明,在高温烧结过程中,复合材料中的LKNNTS相和NCZF相在界面处没有发生化学反应和明显的元素扩散。通过介电、铁电和磁电性能的测试发现,层状复合材料相比颗粒型复合材料具有较大的电阻率,较高的居里温度(240oC),典型的铁电体饱和电滞回线,较低的漏电流密度和优异的磁电耦合系数。层状复合材料的最大磁电耦合系数为133 m V/cm Oe,是颗粒型复合材料(34 m V/cm Oe)的4倍左右。其次,以单掺Li离子的Li_(0.058)(Na_(0.535)K_(0.48))_(0.942)NbO_3(LKNN)为压电相,以具有高磁致伸缩效应的Co_(0.6)Zn_(0.4)Fe_(1.7)Mn_(0.3)O_4(CZFM)为铁磁相,向其中加入烧结助剂(LiCO_3),采用同一方法使两相共烧在一起,得到LKNN/CZFM层状复合材料。结果表明:LKNN和CZFM两相可以共存且不发生化学反应和元素扩散,两相层状结构明显,晶粒发育良好,致密度较高,没有明显的缺陷和气孔。LKNN/CZFM层状结构复合材料表现出优异的磁电效应,最大的磁电耦合系数高达285 m V/cm Oe,相比于LKNNTS/NCZF层状复合材料有了很大提高。为了进一步提高层状复合材料的磁电效应,采用流延成型的方法制备出LKNN/CZFM多层结构的复合材料,所得膜材呈二维薄平分布,材料缺陷相对尺寸较小,性能更一致,更稳定。对比三层结构复合材料,结果表明:多层结构进一步提高了复合材料的电阻,降低了泄漏电流密度,击穿场强大大增强,铁磁性能也有所提高,从而提高了复合材料的磁电效应。LKNN/CZFM多层复合材料的最大磁电耦合系数为307 m V/cm Oe,相比于现阶段同类无铅层状磁电复合材料,磁电耦合性能有了大幅度的提升。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB332

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 叶井红;杨成韬;王磊;;磁电复合材料的制备及研究进展[J];材料导报;2009年03期
2 刘军;;新型磁电复合材料传感器的理论分析[J];中国西部科技;2008年01期
3 都有为;磁性材料进展[J];物理;2000年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王叶安;多铁性磁电耦合复合材料(Ba,Sr)TiO_3/CoFe_2O_4的制备与性能研究[D];华中科技大学;2013年
2 周佳骏;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相结构和性能调控[D];清华大学;2012年
3 何惊华;铁氧体基复合系统磁性及交换偏置[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 谢丹;压电/压磁层状复合材料的制备及磁电性能研究[D];南京航空航天大学;2015年
2 巫建功;磁电复合材料的制备及其介电性能的研究[D];陕西师范大学;2009年
3 张文旭;磁致伸缩理论及复合磁致伸缩厚膜的研究[D];电子科技大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卢诗华;于歆杰;楼国锋;;磁电层合大电流传感器的改进和性能分析[J];电工技术学报;2017年19期
2 卢诗华;于歆杰;楼国锋;;一种基于磁电层合材料的新结构大电流传感器[J];电工技术学报;2016年23期
3 孙玉坤;李冬云;邹杰;陈潇云;陈先钾;颜冲;葛洪良;;我国磁性材料领域标准现状分析[J];磁性材料及器件;2016年01期
4 文超;于歆杰;李臻;;一种用于电流检测的长片形磁电层合材料[J];电工技术学报;2015年10期
5 马尔甫哈·阿扎提;Saltanat Nyssanbayeva;拜山·沙德克;;水热法掺杂的Yb~(3+)对NiYb_xFe_(2-x)O_4铁氧体磁性和形貌的影响[J];物理与工程;2014年06期
6 王永;陈吉;;Sm(Co_(bal)Ni_(0.18)Fe_(0.1)Zr_(0.04))_x的永磁薄膜性能的研究[J];当代化工;2014年11期
7 吴秀锦;;基于GMR磁性材料设计的热敏体温计[J];甘肃联合大学学报(自然科学版);2012年04期
8 王永礼;倪惠琼;;多铁性磁电复合材料的合成研究[J];低温物理学报;2012年01期
9 郭在在;刘国玺;牟晓明;燕东明;傅宇东;高鹏;;NdFeB永磁薄膜的研究进展[J];稀有金属;2010年S1期
10 刘剑虹;王玉丹;刘立佳;林蔚;;机械合金化双相永磁粉体的X射线衍射分析[J];齐齐哈尔大学学报(自然科学版);2010年05期
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1 于鹏;周期性微区功能结构构建及其调控成骨分化研究[D];华南理工大学;2016年
2 尹奇异;新型铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的改性制备及性能研究[D];安徽大学;2015年
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1 张锦涛;铌酸钾钠基无铅压电层状磁电复合材料的制备及其性能研究[D];陕西科技大学;2017年
2 马克南;预烧温度及两步烧结对镍镁铜锌铁氧体结构与磁性的影响[D];天津大学;2015年
3 张玉祥;磁电效应对磁、电相变特征的影响[D];陕西师范大学;2014年
4 吴荣;聚氨酯基仿壁虎刚毛干性黏附微阵列的制备及其黏附控制研究[D];中国科学技术大学;2014年
5 张洪军;基于Sr-Bi-Mn-O锰酸盐复合材料的相结构及多铁性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
6 王伟鹏;xCoFe_2O_4/(1-x)BaTiO_3纳米磁电复合材料的制备与物性研究[D];兰州理工大学;2012年
7 魏拉义;BiFeO_3/NiZnCu复合材料的制备和性能研究[D];东北大学;2011年
8 郑振兴;CoFe_2O_4/SrTiO_3磁电复合陶瓷的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 巫建功;磁电复合材料的制备及其介电性能的研究[D];陕西师范大学;2009年
【二级参考文献】
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1 何泓材;林元华;南策文;;多铁性磁电复合薄膜[J];科学通报;2008年10期
2 张辉,杨俊峰,方亮,杨卫明;铁电-铁磁复合材料的研究现状及发展趋势[J];材料导报;2003年06期
3 都有为,陆怀先,张毓昌,惠立人,王挺祥;La_xBa_(1-x)Fe_(12-x)Zn_xO_(19)铁氧体磁性与穆斯堡尔谱的研究[J];物理学报;1983年02期
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1 方建;KNN和BT高性能无铅压电陶瓷的制备技术及机理研究[D];清华大学;2012年
2 仲崇贵;多铁性材料的磁电效应研究[D];苏州大学;2010年
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1 洪贺;FeCo/PZT层状磁电复合材料的制备与性能研究[D];南京航空航天大学;2013年
2 吴玮;Ni/PZT层状磁电复合材料的制备与性能研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 张文旭;磁致伸缩理论及复合磁致伸缩厚膜的研究[D];电子科技大学;2002年
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1 刘仁志;磁电解的研究与应用[J];材料保护;1985年05期
2 仲崇贵;蒋青;江学范;方靖淮;;单相多铁性磁电体磁电起源及耦合机理分析[J];材料导报;2009年03期
3 张耀荣;中国石油学会重磁电经验交流会在南京召开[J];新疆石油地质;1986年01期
4 ;港宁磁电工业发展有限公司[J];磁记录材料;1989年02期
5 李扩社;李红卫;严辉;于敦波;张国成;;磁电复合材料的研究进展[J];稀有金属;2008年03期
6 李涛;贾利军;张怀武;殷水明;陈世钗;;磁电复合材料的研究现状及展望[J];电子元件与材料;2009年04期
7 轩敏杰;刘心宇;袁昌来;许积文;马家峰;;铌酸钾钠/铁酸钴铜多铁性磁电复合材料的制备及性能研究[J];无机材料学报;2012年10期
8 刘树贻;;用“图文幻灯教学法”提高专业课教学质量[J];有色金属高教研究;1989年03期
9 ;磁电弹材料波动与断裂的力学行为研究[J];中国科技奖励;2013年06期
10 叶井红;杨成韬;王磊;;磁电复合材料的制备及研究进展[J];材料导报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑鸿;杨成韬;;双层磁电复合材料有限元仿真[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
2 冯岩;郑世杰;;磁电弹性结构自由振动的有限元仿真[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
3 陈明明;董春迎;;磁电弹介质夹杂界面上的磁电平衡条件[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 魏建萍;苏先樾;;用积分平均方法求解磁电弹性空心圆柱体中波的轴向传播[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
5 韩学礼;;磁电弹双材料中三维位错形成的耦合场分析(英文)[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
6 董春迎;;磁电弹圆环板的三维自由振动分析[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
7 权红英;董丽杰;熊传溪;;PVDF基夹层磁电复合材料的制备和性能研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 钟献词;李显方;;磁电弹性介质中圆形裂纹诱导的完全场[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
9 程长征;丁昊;王大鹏;牛忠荣;;磁电弹材料反平面切口奇性分析[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年
10 郑涪升;马烁懿;郭红力;朱建国;;PMNPT/CFO磁电复合材料参数的模拟计算[A];全国材料科学中的数学应用研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 徐汉东;庐江出台优惠政策助推磁电产业发展[N];巢湖日报;2007年
2 杨立生刘宏伟;庐江磁电产业“明珠”闪耀[N];巢湖日报;2007年
3 记者 徐懿;时时创新提升企业抗风险能力[N];抚顺日报;2009年
4 张安 程然;攻坚克难求发展[N];中煤地质报;2011年
5 记者 潘少婷;嘉达磁电投2.8亿元逆势扩产[N];东莞日报;2012年
6 本报记者 陆本闿;广西华祺“电动(磁电)轿车”通过国家汽车检测中心检测[N];中国改革报;2009年
7 刘素琴;调整措施得力 企业焕发生机[N];中国航天报;2008年
8 记者 淡燕子;市府请专家为宜昌发展磁电产业“把脉”[N];三峡日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王禾翎;力电磁耦合复合材料力学行为研究[D];清华大学;2015年
2 王晓雄;类钙钛矿氧化物材料的磁电物性研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 马驹;功能梯度磁电弹复合材料的二维接触力学[D];北京交通大学;2016年
4 陈殷;低速永磁电动悬浮电磁力特性研究[D];西南交通大学;2015年
5 时丽然;ABO_2/AB_(1-x)B'_xO_3多铁材料磁电及其耦合性能的研究[D];华中科技大学;2016年
6 师阳;层状磁电复合材料及新型器件磁—力—电耦合特性研究[D];兰州大学;2016年
7 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 毕科;磁电复合材料的制备及其性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 成传品;铁性薄膜材料的制备及磁电性能表征[D];湘潭大学;2014年
10 刘俊;新型尖晶石结构半金属材料磁电性能的第一性原理计算[D];重庆大学;2008年
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1 过阳阳;磁电复合材料的性能研究及器件设计[D];陕西师范大学;2010年
2 尹冠博;AlN-FeGaB磁电复合材料的制备与性能研究[D];南京理工大学;2015年
3 罗舒天;磁电相变的非磁场控制:Monte Carlo模拟[D];兰州大学;2015年
4 牛龙飞;超磁致伸缩压电层合材料的磁电性能实验研究[D];兰州大学;2015年
5 张慧钦;“铁磁/铁电”异质结物理特性的电场调制[D];福建师范大学;2015年
6 王剑利;组合式磁电编码器的研制[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 吴霞;CoFe_2O_4陶瓷基磁电复合膜的制备与性能研究[D];贵州大学;2015年
8 张辉;自组装外延生长PZT-NFO纳米复合磁电薄膜及其性能研究[D];电子科技大学;2014年
9 廉靖;基于双层磁电结构多功能微波器件设计及等效电路研究[D];中国计量学院;2015年
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