《磁介水熱複合的生長機理及其界面特徵對性能的影響》是依託陝西師範大學，由周劍平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁介水熱複合的生長機理及其界面特徵對性能的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周劍平
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多鐵性複合材料具有潛在的套用前景和重要的研究價值，成為近年來的一個研究熱點，然而磁電效應是一種二級效應，信號比較弱；另外，磁電複合材料兼有良好的介電性和較高的磁導率，可用於製備高密度集成器件。本項目以高介電的(Ba,Sr)TiO3和高磁導率的鐵氧體為研究對象，採用水熱法，製備磁電納米核殼複合材料，通過調節鋇鍶比和鐵氧體的成分，改變各相的晶格參數，獲得高質量界面結合的磁電納米核殼複合材料，研究兩相在水熱環境下的界面結合特徵及其生長機理，然後將複合粉體製備成微米級厚膜，研究界面特徵對複合厚膜介電性能、磁性能的影響。以實驗為主，結合理論分析，揭示不同界面結合方式和形成原理，以及磁電納米複合材料界面特徵對物理性能的影響，促進多鐵性材料的套用。
結題摘要
多鐵性複合材料具有潛在的套用前景和重要的研究價值，通常鐵電部分是良好的絕緣體，磁性部分是導體或半導體，在顆粒複合中磁性部分嚴重影響了材料的絕緣性能，因而要求磁性部分的體積含量小於滲流閾值18%，嚴重降低了複合材料的磁性能。本項目利用水熱法兩步製備了NiFe2O4@BaTiO4和MgTi2O4@NiFe2O4納米核殼粉體，然後燒結成陶瓷試樣，極大地提高了磁性部分的體積含量，高達30%時複合材料仍保持良好的絕緣性，遠遠高於簡單粉體混合的閾值。而且採用化學方法實現了兩相在晶格尺度上的完美結合，減小了界面損耗，保證複合材料具有很好的磁性能、電性能以及磁電性能，為其在微電子器件中的套用提供了實驗依據。 在磁電顆粒複合研究的基礎上，發展了Landau唯象理論，套用於磁電材料中鐵電、鐵磁相變過程，研究了磁電效應對二者的作用，得到了一系列有用的結論，部分結論得到實驗驗證，該理論得到的結果不僅適用於磁電耦合相互作用，而且對於其他包含兩種序參量的系統、以及這兩種序參量之間存在相互作用時，具有重要的參考價值。 基於磁-電的統一性和對稱性原理，利用等效電路法，巧妙地把磁、電、力統一到四個耦合方程中，由此給出一個對稱優美的等效電路，把磁電效應和逆磁電效應統一在一起，率先從理論上給出了二者的對稱關係，同時給出了磁電效應和逆磁電效應的理論表達式，由此解釋了許多實驗現象。 在水熱反應時施加磁場，得到了BiFeO3納米棒，納米棒在整個生長過程中均受到磁場的作用，使得晶格發生扭曲，導致BiFeO3納米棒的一些奇異特徵：Raman譜線中其他散射峰沒有明顯變化峰情況下，E-1、A1-1和A1-2 散射峰向低頻方向移動，A1-2散射強度顯著增強，呈現出磁各向異性，使得自旋受到調製，磁性明顯增強，實現了利用磁場從晶格層面上調控BiFeO3材料的性能。
