[发明专利]一种Z型六角铁氧体磁电耦合陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种Z型六角铁氧体磁电耦合陶瓷材料及其制备方法，它涉及磁电耦合陶瓷材料及其制备方法，它是要解决现有的磁电耦合陶瓷材料种类少、磁电耦合强度低、所需诱导外磁场大的问题。本发明的材料为Ba_1.5Sr_1.5Co_2‑xCu_xFe₂₄O₄₁，x＝0.5～0.75。制法：按化学计量比称取原料并球磨混合，再预烧，再经球磨压片、排胶后，在管式炉中烧结，即得。对本发明的材料施加正或负极化电场，可诱导出正或负铁电极化状态，且在单一极化状态下的极化方向不随外磁场翻转而翻转。材料的磁释电电流达到1.0～1.4μA/m²，最大极化强度为3～3.3μC/m²，最大磁电耦合系数达170～190ps/m，可用于磁电耦合领域。

技术领域

本发明涉及磁电耦合材料领域。

背景技术

磁电耦合材料是指材料在外界磁场或电场的作用下，材料的铁电极化状态或磁性状态发生改变，即可以实现电场控制材料的磁性状态或者可以实现外磁场控制材料铁电极化状态的一类材料。其中多铁材料由于其同时具有铁电、铁磁或铁弹有序性及磁电耦合效应等，在微波、传感控制和信息存储等领域具有应用前景，日益成为科研工作者们研究的热点。

公开号为CN108751973B的中国专利《一种三元多铁性材料及其制备方法》公开了一种三元多铁性材料及其制备方法。该材料的化学组成为(0.7-x)BiFeO₃-0.3BaTiO₃-xLaFeO₃，其中x＝0-0.2。该材料制备过程包括采用化学计量比称取原料，将原料混合球磨干燥，得到混合材料；将混合材料加入粘结剂压片，得到坯体材料；最后将坯体材料烧结，得到所需样品材料。该方法制备的三元多铁性材料的结构稳定，具有铁电性，铁磁性和磁电耦合性能。但是该材料的剩余磁化强度较大且属于硬磁性材料，不利于实现外加小磁场下对该材料铁电性能的调控，且其不能实现在外加磁场的调控下产生稳定的铁电极化响应信号，不利于其在磁电耦合领域的四态存储器件中的应用。

发明内容

本发明是要解决现有的多铁材料兼具铁电性和铁磁性种类少并且磁电耦合强度低且实现大的磁电耦合效应需要大的外加磁场大和能够在外加磁场诱导下产生稳定极化响应信号的材料稀少的问题，而提供一种Z型六角铁氧体磁电耦合陶瓷材料及其制备方法。

本发明的材料兼具铁电性和铁磁性并且存在强的磁电耦合效应。该材料的磁性测试表明其是一种软磁性材料，可以在施加的很小的磁场下诱导出电极化性能，样品的铁电极化方向不随外磁场方向的改变而改变。且对样品施加正负相反的两种极化电场后，外磁场诱导样品产生的铁电极化也为稳定的正负两种状态。同时，材料的制备工艺简单，拓宽了该材料在磁电耦合领域的应用。

本发明的Z型六角铁氧体磁电耦合陶瓷材料的化学表达式为：Ba_1.5Sr_1.5Co_2-xCu_xFe₂₄O₄₁，其中x＝0.5～0.75。

上述的Z型六角铁氧体Z型六角铁氧体磁电耦合陶瓷材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、按Z型六角铁氧体的化学计量比称取BaCO₃、SrCO₃、Co₃O₄、CuO和Fe₂O₃，其中Z型六角铁氧体的化学式为Ba_1.5Sr_1.5Co_2-xCu_xFe₂₄O₄₁，其中x＝0.5～0.75；然后将称好的原料放入球磨罐中湿法球磨；球磨完成后烘干，烘干后再放入球磨罐中干法球磨，得到混合粉末；

二、将混合粉末放入氧化铝坩埚中，再将坩埚放在箱式炉中进行预烧，得到预烧粉；