[发明专利]一种铁磁耦合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种铁磁耦合材料及其制备方法，该制备方法结合溶液包覆和原位分解技术，在铌酸钾钠颗粒上形成铁磁性Fe₂O₃纳米颗粒，利用二者界面效应，在不牺牲陶瓷压电性能的前提下，获得了明显增强的铁磁性，获得了良好的压磁耦合性能，即压电性能d₃₃＝80pC/N时，饱和磁化强度M_s＝145.43memu/g、剩余磁化强度M_r＝43.25memu/g。以上性能优于已报道得的一步固相烧结法体系。相比单体多铁材料，这种多铁复合材料压磁性能优异，制备方法简单，成本低廉，易于大规模生产。这类铁磁耦合材料可通过自驱动激励来提高驱动能量的效率。

技术领域

本发明涉及铁磁耦合材料技术领域，尤其是一种铁磁耦合材料及其制备方法。

背景技术

具有铁电、铁磁与铁弹等多种铁性序参量的多铁性材料被广泛研究，其中单相多铁性材料如BiFeO₃中具有丰富的物理效应，但它的铁电和铁磁耦合性能往往很弱，很难同时获得高P_r和大M_r，且BiFeO₃制备困难，难以工业化生产使用。多铁性异质结构是一种有望替代BiFeO₃的磁电复合材料，并且多铁性异质结构为磁电器件的应用提供更多选择。多铁性异质结构性能的提高源于界面上丰富的物理效应。近些年来，先进的材料制备技术，如沉积技术和蚀刻工艺，推动了多铁异质结构广泛而深入的研究，但其制备相对复杂且昂贵。

发明内容

本发明提供一种铁磁耦合材料及其制备方法，用于克服现有技术中铁电和铁磁耦合性能弱，制备相对复杂且昂贵等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种铁磁耦合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按化学计量比称取K₂CO₃、Na₂CO₃和Nb₂O₅，混合，第一次球磨，预烧，第二次球磨，干燥，得到KNN粉体；KNN表示铌酸钾钠；

S2：称取Fe(NO₃)₃·9H₂O，溶于有机溶剂中得到Fe(NO₃)₃溶液；称取所述KNN粉体，溶于所述Fe(NO₃)₃溶液中，机械搅拌和超声分散，得到(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xFe(NO₃)₃复合物；x＝0.05、0.075、0.1、0.125、0.15和0.2；

S3：将所述复合物在50～70℃下持续搅拌，直至溶剂挥发完全，然后在空气气氛中煅烧，研磨，得到(1-x)(KNN)-xFe₂O₃粉体；

S4：将所述(1-x)(KNN)-xFe₂O₃粉体与石蜡混合，造粒，压片，得到圆片；在空气气氛中对所述圆片进行烧结，随炉冷却，获得铁磁耦合材料。

为实现上述目的，本发明还提出一种铁磁耦合材料，由上述所述制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：