[发明专利]一种纳米陶瓷及制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米陶瓷，主要成分的化学式为：(1‑x)BiFe_1‑yTi_yO₃‑xLnFeO₃，其中，Ln为La、Sm、Ho、Gd及Nd的任意一种，0≤x≤1，0≤y≤0.5。采用BiFe_1‑yTi_yO₃和LnFeO₃的二元体系，既保持了单相多铁材料自身的多铁特性，又可以提高体系的电绝缘特性，极大提高样品的疲劳特性。本发明还公开了一种上述纳米陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)分别按BiFe_1‑yTi_yO₃和LnFeO₃中各元素比例取原料溶解于有机溶剂中，得第一溶胶和第二溶胶；(2)将第一溶胶干燥，研磨，过筛，煅烧，得第一纳米粉体；(3)将第二溶胶干燥，研磨，过筛，煅烧，得第二纳米粉体；(4)取第一纳米粉体和第二纳米粉体混合得混合纳米粉体；(5)将混合纳米粉体填入石墨模具中，等离子烧结得所述纳米陶瓷。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料制备技术领域，特别是涉及一种纳米陶瓷及制备方法。

背景技术

多铁材料是一种同时具有铁电、铁磁和铁弹性的材料，在新型存储器件、磁电传感器和磁电微波器件等多铁器件中有广泛的应用前景。

多铁材料可分为单相和复合多铁材料两种，BiFeO₃(BFO)是少数室温下具有多铁特性的单相材料，因其具有高的铁电居里温度(Tc≈1103K)和反铁磁尼尔温度(T_N≈643K)而备受关注，被广泛应用于纳米陶瓷中。

BFO纳米陶瓷在生产时易产生杂相，电绝缘性差，存在反铁磁螺旋磁矩。电绝缘特性差会影响材料的疲劳特性，导致样品在使用一定周期后会发生铁电极化的衰减，从而影响此材料所制备器件的寿命。因此，亟需提高BFO纳米陶瓷的疲劳特性。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种纳米陶瓷，该纳米陶瓷较传统的BFO纳米陶瓷的疲劳特征更佳。

一种纳米陶瓷，主要成分的化学式为：

(1-x)BiFe_1-yTi_yO₃-xLnFeO₃

其中，Ln为La、Sm、Ho、Gd及Nd的任意一种，y为Ti掺杂量，0≤x≤ 1，0≤y≤0.5。

本发明的有益效果是：采用BiFe_1-yTi_yO₃和LnFeO₃的二元体系，其中，Ti⁴⁺掺杂的BiFeO₃既保持了单相多铁材料自身的多铁特性，又可以提高体系的电绝缘特性，极大提高样品的疲劳特性，LnFeO₃可以有助于稳定BiFe_1-yTi_yO₃体系物相，同时提高样品的铁磁性。

本发明的另一个目的在于提出一种上述纳米陶瓷的制备方法，包括以下步骤：