專利名稱：一種多鐵材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多鐵材料，尤其涉及一種金紅石型鐵磁-鐵電陶瓷材料及其制備方法，屬于多鐵材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多鐵材料具有多重鐵性(如鐵磁性，鐵電性，鐵彈性等)，由于其巨大的潛在應(yīng)用前景，已發(fā)展成為一個(gè)很重要的研究領(lǐng)域，其中鐵電性與磁性共存，磁電強(qiáng)耦合效應(yīng)是研究工作的中心問題。對于多鐵材料的研究目前多集中在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料中，盡管這些材料電學(xué)性能優(yōu)異，但是單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的多鐵材料嚴(yán)重限制了多鐵材料在半導(dǎo)體微電子器件領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用。金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2是一種寬帶隙(3. 05eV)半導(dǎo)體材料，沿c軸具有大的靜態(tài)介電 常數(shù)(165-250)，在微波介電領(lǐng)域有重要應(yīng)用。同時(shí)金紅石型TiO2是一種典型的先兆型鐵電體，已有研究人員發(fā)現(xiàn)對二氧化鈦進(jìn)行摻雜，可以使其在保留結(jié)構(gòu)的同時(shí)誘發(fā)其鐵電性的產(chǎn)生。本發(fā)明的金紅石型多鐵材料在利用鐵離子和鈮離子對二氧化鈦進(jìn)行摻雜誘發(fā)其鐵電性的同時(shí)，誘發(fā)其磁性的產(chǎn)生，使其成為一種新型無鉛的鐵磁-鐵電材料，是一種具有潛在研究價(jià)值的新型多鐵性材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的金紅石型鐵磁-鐵電材料及其制備方法，該方法制備的多鐵性材料在具有一定的弛豫鐵電性的同時(shí)也表現(xiàn)出了一定的磁學(xué)特征。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案本發(fā)明一種多鐵材料，其特征在于，多鐵性材料為金紅石結(jié)構(gòu)的鐵離子和鈮離子對二氧化鈦進(jìn)行摻雜的陶瓷材料，化學(xué)組成式為FeTiNb06。上述金紅石結(jié)構(gòu)的多鐵材料具體制備方法，采用固相合成工藝制備出鐵、鈮摻雜二氧化鈦金紅石結(jié)構(gòu)陶瓷，包括如下步驟(I)首先將Fe203、Nb2O5和TiO2,按摩爾比1: 1:2進(jìn)行配料；(2)將步驟(I)配好的料放入球磨機(jī)中混料，要求混合均勻，得到球磨料；(3)將步驟(2)中混合好的原料放入烘箱中烘干；(4)將步驟(3)中烘干的原料混合粉體放入密閉的坩堝中，置于爐中升溫至80(Γ1200 下預(yù)燒，保溫時(shí)間為2 6h ；(5)將步驟(4)獲得的塊體在研缽中研碎，加入該粉料重量的f 5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目篩后，在12(T300Mpa下壓制成坯片；(6)將步驟(5)壓制得到的坯片在700°C下進(jìn)行排膠之后置于密閉的坩堝中，在90(Tl40(rC下燒結(jié)，保溫2 6h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(I)本發(fā)明的金紅石型多鐵材料在利用鐵離子和鈮離子對二氧化鈦進(jìn)行摻雜誘發(fā)其鐵電性的同時(shí)，誘發(fā)其磁性的產(chǎn)生，使其成為一種新型無鉛的鐵磁-鐵電材料，是一種具有潛在研究價(jià)值的新型多鐵性材料。(2)本發(fā)明的金紅石型多鐵材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制備方法簡單、成本低、易于操作。


圖I給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的XRD圖譜；圖2給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的介電溫譜；圖3給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的磁滯回線。
具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但以下實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。實(shí)施例I :本實(shí)施例I為一種金紅石結(jié)構(gòu)的多鐵材料的制備方法，具體步驟如下(I)首先將Fe203、Nb2O5和TiO2,按照摩爾比1: 1:2進(jìn)行配料。(2)將步驟(I)配好的料放入球磨機(jī)中混料，要求混合均勻，得到球磨料；(3)將步驟(2)中混合好的原料放入烘箱中烘干。(4)將步驟(3)中烘干的原料混合粉體放入密閉的坩堝中，置于爐中升溫至900°C下預(yù)燒，保溫時(shí)間為4h。(5)將步驟(4)獲得的塊體在研缽中研碎，加入該粉料重量的f 5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目篩后,在120 300Mpa下壓制成直徑度為11. 5mm、厚度為O. 5 2mm的薄還片。(6)將步驟(5)壓制得到的薄坯片在700°C下進(jìn)行排膠之后置于密閉的坩堝中，在1000°C下燒結(jié)，保溫5h后得到陶瓷片。實(shí)施例2 (I)首先將Fe203、Nb2O5和TiO2,按照摩爾比1: 1:2進(jìn)行配料。(2)將步驟(I)配好的料放入球磨機(jī)中混料，要求混合均勻，得到球磨料；(3)將步驟(2)中混合好的原料放入烘箱中烘干。(4)將步驟(3)中烘干的原料混合粉體放入密閉的坩堝中，置于爐中升溫至1000°C下預(yù)燒，保溫時(shí)間為4h。(5)將步驟(4)獲得的塊體在研缽中研碎，加入該粉料重量的f 5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目篩后,在120 300Mpa下壓制成直徑度為11. 5mm、厚度為O. 5 2mm的薄還片。(6)將步驟(5)壓制得到的薄坯片在700°C下進(jìn)行排膠之后置于密閉的坩堝中，在1100°C下燒結(jié)，保溫5h后得到陶瓷片。實(shí)施例3 (I) Fe203、Nb2O5 和 TiO2，按照摩爾比 1:1:2 進(jìn)行配料。(2)將步驟(I)配好的料放入球磨機(jī)中混料，要求混合均勻，得到球磨料；(3)將步驟(2)中混合好的原料放入烘箱中烘干。(4)將步驟(3)中烘干的原料混合粉體放入密閉的坩堝中，置于爐中升溫至1050°C下預(yù)燒，保溫時(shí)間為4h。(5)將步驟(4)獲得的塊體在研缽中研碎，加入該粉料重量的f 5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目篩后,在120 300Mpa下壓制成直徑度為11. 5mm、厚度為O. 5 2mm的薄還片。(6)將步驟(5)壓制得到的薄坯片在700°C下進(jìn)行排膠之后置于密閉的坩堝中，在1125°C下燒結(jié)，保溫5h后得到陶瓷片。圖I給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的XRD圖譜； 圖2給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的介電溫譜；圖3給出了實(shí)施例3合成的FeTiNbO6陶瓷的磁滯回線。
權(quán)利要求
1.一種多鐵材料，其特征在于，多鐵性材料為鐵離子和鈮離子對二氧化鈦進(jìn)行摻雜的金紅石結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，化學(xué)組成式為FeTiNb06。
2.制備權(quán)利要求I的一種多鐵材料的方法，其特征在于，采用固相合成工藝制備出鐵、鈮摻雜二氧化鈦金紅石結(jié)構(gòu)陶瓷，包括如下步驟 (1)首先將Fe203、Nb2O5和TiO2,按摩爾比1:1:2進(jìn)行配料； (2)將步驟(I)配好的料放入球磨機(jī)中混料，要求混合均勻，得到球磨料； (3)將步驟(2)中混合好的原料放入烘箱中烘干； (4)將步驟(3)中烘干的原料混合粉體放入密閉的坩堝中，置于爐中升溫至80(Γ1200 下預(yù)燒，保溫時(shí)間為2 6h ； (5)將步驟(4)獲得的塊體在研缽中研碎，加入該粉料重量的f5wt%的聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目師后，在120 300Mpa下壓制成還片； (6)將步驟(5)壓制得到的坯片在700°C下進(jìn)行排膠之后置于密閉的坩堝中，在90(Tl40(rC下燒結(jié)，保溫2 6h。
全文摘要
一種多鐵材料及制備方法，屬于多鐵材料技術(shù)領(lǐng)域。該材料為金紅石結(jié)構(gòu)，化學(xué)組成為FeTiNbO6；將Fe2O3、Nb2O5和TiO2球磨混合、烘干，放入密閉的坩堝中預(yù)燒，然后研碎，加入聚乙烯醇進(jìn)行造粒，過80目篩后，壓制成坯片；將坯片在700℃下排膠，置于密閉的坩堝中，在900~1400℃下燒結(jié)，保溫2~6h。本發(fā)明金紅石型多鐵材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制備方法簡單、成本低、易于操作。
文檔編號(hào)C04B35/495GK102838351SQ201210351069
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者侯育冬, 王賽, 朱滿康, 劉晶冰, 王如志, 張銘, 宋雪梅, 汪浩, 嚴(yán)輝 申請人:北京工業(yè)大學(xué)