开题答辩----李瑞江.pptx

开题报告,学生姓名：李瑞江指导老师：冯武威学号：1003111126,新型铁电、磁电耦合陶瓷材料的制备与性能研究,目录,一、课题研究背景和意义二、课题研究内容三、课题预期目标和成果四、进度安排,一、课题研究背景及意义,多铁材料：多铁性材料(multiferroics)是指材料中包含两种及两种以上铁的基本性能，这些铁的基本性能包括铁电性（反铁电性），铁磁性（反铁磁性、亚铁磁性）和铁弹性。这类材料在一定的温度下同时存在自发极化和自发磁化，在铁电-磁电共存的情况下，产生了磁电效应；磁电效应是一种典型的铁性多功能耦合效应，给磁电物质施加一磁场可以产生相应的电场，反之当施加一定的电场可以在磁电物质中诱导出相应的磁场。这种多功能耦合效应在传感器、数据存储器、调制器、开关等电子及计算机元件以及微波领域、高压输电线路的电流测量等领域中有着十分诱人的潜在应用。,磁电材料包括单相磁电材料和多相复合磁电材料单相磁电材料是指材料中只有一种相结构，其包含纯单相物质，如BiFeO3、Cr2O3、YMnO3等，以及单相固溶体，如BiFeO3，BaTiO3等。多相复合磁电材料（如CoFe2O4与BaTiO3的原位复合磁电体）是指材料中一般包含两种相结构，即铁电相与铁磁相，并且两相保持各自的性质。目前为止,所研究的单相材料的磁电耦合系数较小,并且它们的居里温度一般低于室温,当温度升高到居里温度时,磁电耦合系数降到零,因此,单相多铁性材料的应用受到了限制。多相复合材料，磁电效应的产生一般认为是磁电材料中铁电相的压电效应与铁磁相的磁致伸缩效应的乘积效应，因此由于技术工艺的限制,往往不能保证铁电和铁磁材料完全乘积。,Bi6Fe2Ti3O18的结构,Aurivillius化合物（也称铋层状结构材料BLSF）：Aurivillius化合物指(m1)个类钙钛矿结构单元（m通常取1至8)被氧化铋层(Bi2O2)分隔开的化合物，通式为：(Am1BmO3m+1)2(Bi2O2)2+。这些层状化合物是由两个结构单元组成的：（Bi2O2）2+层和钙钛矿层（Am1BmO3m1）2，钙钛矿层沿C轴方向象三明治那样插入两层（Bi2O2）2+层中间，形成像云母一样的典型二维结构（54，55）。钙钛矿结构单元的厚度由于整数m（m1，2，3，4，5）的不同是可以变化的，这些层状化合物已经被合成，并且钙钛矿单元层状堆积有规律的变化顺序，已经用透射电子显微镜来表征。虽然有n最大可为8的报道，但n大于5时的Aurivillius结构并没有足够的证据。结构中A位为适合12配位的一、二、三、四价阳离子,如K+、Na+、Ca2+、Sr2+、Pb2+、Ba2+、Ln3+、Bi3+、Ce4+等,B位为适合6配位的三、四、五、六价阳离子,如Fe3+、Cr3+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、W6+、Mo6+等。,研究的意义,Bi6Fe2Ti3O18的居里温度点低于室温，在实际应用中有着较大的限制，难以应用于实际；有研究在Bi5FeTi3O15进行Fe位掺杂Co，制备Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15显示出了较好的室温铁电铁磁性；NdFeO3具有强铁磁性；本实验进行研究在Bi6Fe2Ti3O18也进行掺杂Co，Nd进行优化Bi6Fe2Ti3O18的多铁性。这种多功能耦合效应在传感器、数据存储器、调制器、开关等电子及计算机元件以及微波领域、高压输电线路的电流测量等领域中有着十分诱人的潜在应用。,课题研究内容,研究内容：Nd、Co共掺Bi6Fe2Ti3O18制备Bi6Fe2-2xNdxCoxTi3O18Nd、B共掺Bi6Fe2Ti3O18制备Bi6Fe2-3xNd2xBxTi3O18,原则：在Bi6Fe2Ti3O18的结构基础上，A=Bi3+，B=Ti3+/Fe3+/Nd5+/Co3+。在A位及B位进行不同程度的磁性阳离子掺杂改性，目标是合成纯相，之后再进一步研究其铁/磁电效应。以Co2O3,Fe2O3,Bi2O3,Ti2O3,Nd2O3为原料，利用固相烧结法制备该类材料x=0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.5,图1,制备流程,制备流程,1、化合物Bi6Fe2-2xNdxCoxTi3O18,A=Bi3+，B=Ti3+/Fe3+/Nd3+/Co3+。通过在B位Fe3+上不同程度少量共掺杂Nd3+和Co3+，得到不同x值的Bi6Fe2-2xNdxCoxTi3O18，其中Ti3+，Fe3+，Nd3+，Co3+的占位随机。实验方法：固相法实验条件：900oC1000oC区间设置不同温度梯度分别烧结样品10h实验原料：Bi2O3，Fe2O3，Nd2O3，Co2O3，Ti2O3,2、化合物Bi6Fe2-3xNd2xBxTi3O18,A=Bi3+，B=Ti3+/Fe3+/Nd3+/B3+。通过在B位Fe3+上不同程度少量掺杂Nd5+，用B3+平衡电荷，得到不同x值的Bi6Fe2-3xNd2xBxTi3O18，其中Ti3+，Fe3+，Nd3+，B3+的占位随机。实验方法：固相法实验条件：900oC1000oC区间设置不同温度梯度分别烧结样品10h实验原料：Bi2O3，Fe2O3，Nd2O3，B2O3，Ti2O3,实验主要变量因素,1）X取值x=0，0.05，0.1，0.2，0.3，0.52）Bi过量按Bi过量5%，7%，10%分别将1）实验重复3）烧结温度挑选上述一种实验组分，在900oC1000oC不同温度下烧结