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基于共格界面的Bi3.15Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4多铁性 复合陶瓷研究取得进展
发布人:王亚明  发布时间:2017-04-22   浏览次数:16

多铁性材料含有两种或多种铁性序参量,通过不同序参量间的相互耦合可制备高效换能器,信息存储器等多种器件,是目前功能材料研究的热点之一。通常有两种方式可以实现铁电/铁磁之间的耦合:一种是单相多铁性材料,利用内禀的铁电铁磁序实现多铁耦合,但这种耦合一般只在低温区域存在且非常微弱;另外一种方式是将性能良好的铁电相和铁磁相机械复合,由此产生的铁电铁磁耦合需通过两相界面应力的传递来实现。这类复合有多种形式:1-3结构,2-2结构,0-3结构。但这些复合一般均以薄膜形式存在,两相界面应力传递会受到刚性基底的挟持,使得这种通过应力传递效应的耦合失去作用。


研究人员提出铁电/铁磁的耦合还存在着另外一种可能方式,即设计一种具有铁磁相镶嵌于连续性铁电相基体之中,并在界面处实现两相的共格连接,进而得到介于上述两种方式之间的类单相新型复合形式,以期为多铁性材料的研究提供新的研究思路。这种复合不存在单相内禀耦合的低温限制,又避免了机械结合复相材料在界面失效的弊端,直接通过晶格相互作用来实现铁电与铁磁共存,进而有可能导致新形式的磁电耦合。采用一种复杂的混合溶胶凝胶工艺,研究人员实现了这一设想,在复合陶瓷中获得了良好的铁电铁磁性能,较详细的从镶嵌式纳米复合陶瓷颗粒的形成机理,共格界面的形成,镶嵌式复合陶瓷的烧结致密化机理,共格界面的物理特性等方面展开了研究,取得了阶段性的进展。有趣的是,研究人员发现了两相共格导致的类超晶格声子这一物理现象,基于这一新声子的物理耦合机制正在深入研究之中。


以上研究工作实验部分主要由柯华副教授协助周玉院士、贾德昌教授指导的博士生张洪军完成,材料设计、数据分析工作主要由柯华副教授完成,相关成果分别发表在:J. Am. Ceram. Soc.Scripta Mater.以及J. Eur. Ceram. Soc.等期刊杂志上。


1.J. Am. Ceram. Soc., 99 [7] (2016) 2334–2340, DOI: 10.1111/jace.14228

2.Scripta Mater.,127 (2017) 29–32, http://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2016.08.011

3.J. Eur. Ceram. Soc., 37 (2017) 2115–2122, http://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.12.027

4.Scripta Mater., 135(2017)80-83, http://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.03.021