BiFeO3-BaTiO3-LaFeO3三元多铁性陶瓷材料的制备及性能

采用固相法制备了1-x(0.71BiFeO3-0.29B aTiO3)-xLaFeO3 (x=0.0,0.1,0 2,0 3,0 4,0.5)三元多铁性陶瓷材料,并研究了LaFeO3含量对陶瓷物相结构、微观组织、电学性能和磁电耦合性能的影响。结果显示,所有陶瓷均为单一钙钛矿结构,但随LaFeO3含量的增加,伴随着结构相变。所得陶瓷晶粒尺寸均匀,表现出良好的微观形貌,陶瓷晶粒随LaFeO3含量的增加而明显变小。虽然LaFeO3的加入在一定程度上降低了陶瓷的介电常数,但分析发现,x=0.1时能降低陶瓷的漏导,其漏电流达到了最小值,在10-7~10-8 A/cm2数量级,并且该陶瓷的剩余极化强度Pr和磁电耦合系数αME均达到最大值,分别为0.45μC/cm2和132.21 mV/cm·Oe (120 kHz)。因此,与0.71BiFeO3-0.29BaTiO3陶瓷相比,添加少量LaFeO3可以在一定程度上增加陶瓷的铁电性和磁电耦合性能。

镶嵌结构Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-CoFe_(2)O_(4)复相多铁性陶瓷的制备与界面阻抗特性

使用溶胶-凝胶法原位制备了具有镶嵌结构的0-3型Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)-CoFe_(2)O_(4)(NBT-CFO)复相多铁性陶瓷,并研究其电、磁性能。通过TG-DTA、XRD等表征手段研究了干凝胶的结晶过程,利用CFO与NBT的差异化结晶温度设计了分步煅烧结晶工艺并得到粒径45 nm的NBT-CFO纳米粉体,并烧结得到具有镶嵌结构的0.9NBT-0.1CFO(0.1CFO-SG)复相陶瓷,陶瓷中CFO晶粒均匀分布在NBT晶粒内部。与使用机械混合法制备的复相陶瓷(0.1CFO-MM)相比,具有镶嵌结构的0.1CFO-SG复相陶瓷在250 Hz~1 MHz频率范围内的室温介电损耗均更低,250 Hz时其损耗只有前者的30%。介电温谱、阻抗谱与模谱分析表明,0.1CFO-SG复相陶瓷在350~650℃温区内表现出由铁电-铁磁相界面极化造成的介电弛豫行为,其激活能为0.77 eV。镶嵌结构使0.1CFO-SG复相陶瓷在室温下具有更大的剩余极化和更高的抗击穿场强,提高了其铁电性能。

多铁性复合陶瓷的制备及电磁性能研究

采用传统的固相反应法制备了钛酸钡与铁氧体的多铁性复合陶瓷。XRD和SEM测试表明,复合陶瓷由四方相的BaTiO_3陶瓷和Co-Ti掺杂的铁氧体混合物组成。磁性和铁电性能测试表明,复合陶瓷同时表现为室温下的铁磁性和铁电性共存。复合物的饱和磁化强度随着铁氧体含量的增加而增加;而饱和极化强度,剩余极化强度和矫顽场随铁氧体含量的增加而减少。复合陶瓷的介电常数在更高的频率时随铁氧体含量的增加而减小,而介电损耗随着铁氧体含量的增加而增加。

多铁性层合材料中的界面滑动——层内开裂的局部阻滑/促滑机制

基于多铁性层合材料界面的传统剪切线弹簧模型和库仑摩擦定律,考虑界面法向应力对界面滑动的影响,提出了一种界面阻滑/促滑模型,运用Green函数法推导了多铁性层合材料层内开裂问题的Cauchy奇异积分方程,获得了界面法向应力和裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的数值解。结果表明:在纯剪切加载的情况下,界面上靠近裂纹的局部区域仍可能出现非零的法向应力,且正、负局部法向应力将分别导致局部促滑、阻滑效应。通过研究界面剪切损伤系数以及摩擦因数对SIF的影响,揭示了多铁性层合材料层内开裂的局部阻滑/促滑机制,为层状多铁性智能器件的防断裂优化设计提供理论参考。