本發明專利技術涉及一種單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料及其制備方法，包括有以下步驟：稱取鋇鹽和鐵鹽，形成鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液，稱取聚乙二醇溶于去離子水中，備用；前驅體溶液混合攪拌，加入氨水及聚乙二醇的混合液，混合得到懸濁溶液；進行離心，倒掉上層液，將離心出的沉淀洗滌并進行煅燒，除去有機物，得到初始粉體；研磨并壓片，再進行高溫燒結，得到目標產物。本發明專利技術的有益效果在于：所制得的鐵酸鋇陶瓷材料具有多鐵性，在室溫下同時具有非常好的鐵電性和鐵磁性，并且晶粒平均粒徑在2μm左右，顆粒分布均勻，有良好的鐵電性和鐵磁性，具有明顯的多鐵特性，是一種可實用化的多鐵性材料。此外，本發明專利技術具有制備工藝簡單、設備要求低、原料易得且價格便宜等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
多鐵性材料集鐵電、鐵磁和鐵彈等性能為一體，具有獨特的多場(力、電、磁、熱和光)之間的耦合作用，呈現出很多的重要的耦合性能，如磁電、壓電、熱釋電和壓磁效應等， 是重要的先進功能材料。這些材料的耦合性能為器件設計提供了很大的自由度，使它們可以研制成各類的傳感器、換能器、驅動器及信息存儲器，應用于航天、汽車工業、生物、醫學、 信息等
，在國際上引起了廣泛的關注。具有磁鉛石結構的六角鐵酸鋇自1952年J. L. Went等首次合成以來，因其制備成本低和具有較高的磁積能而逐漸成為最常用的氧化物永磁體之一。鐵氧體BaFe12O19的晶體結構屬于六角晶系，是一類比較復雜的晶體結構。僅就狗離子分布而言，就有5種對稱性不同的晶格位，一般稱為2a.2bU2k.4f!和4f2。每個晶包含2個BaFe12O19-由于鐵酸鋇內在的晶體結構決定了其具有較高的居里溫度、較大的飽和磁化強度、良好的化學穩定性和抗腐蝕性等特點，從而引起了人們對鐵酸鋇的廣泛關注。根據文獻公開報道鐵酸鉍在室溫下具有鐵電性(居里溫度810°C)和弱的反鐵磁性 (尼爾溫度380°C)，是一種因結構參數的有序而導致的鐵電性和磁性同時存在和具有磁電耦合性質的多鐵性材料。但是由于鐵酸鉍大的漏導使其鐵電性在室溫下很難飽和極化，同時鐵酸鉍的鐵磁性非常微弱，大大限制了它的應用。因此如何發現一種在室溫下同時具有較大的鐵電和鐵磁性并能夠替代鐵酸鉍的多鐵性材料是目前最需要解決的關鍵技術問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種鐵酸鋇多鐵性陶瓷材料及其制備方法，用該方法制備出的鐵酸鋇多鐵性陶瓷材料在室溫下同時具有非常好的鐵電性和鐵磁性。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料，其特征在于其化學式為=BaFe12O19，六方晶系，空間群P63/mmc，分子量1111. 4586，所述的單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料在室溫下同時具有良好的鐵電性和鐵磁性，晶粒分布均勻，平均晶粒廣5mm，色澤黑色至暗紅色。所述的單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料的制備方法，包括有以下步驟1)按照摩爾比1:8 12稱取鋇鹽和鐵鹽，其中鋇鹽溶于去離子水中，形成鋇的前驅體溶液，鐵鹽溶解于苯中，形成鐵的前驅體溶液，稱取聚乙二醇溶于去離子水中，備用；2)將步驟1)所得的鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液混合攪拌廣池，加入氨水及聚乙二醇的混合液，使鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液混合得到懸濁溶液；3)將步驟2)得到的懸濁溶液進行離心，倒掉上層液，將離心出的沉淀洗滌并進行煅燒， 除去有機物，得到初始粉體；4)將步驟3)得到的初始粉體研磨并壓片，再進行高溫燒結，得到目標產物。按上述方案，所述的鋇鹽為醋酸鋇、氯化鋇或硝酸鋇。按上述方案，所述的鐵鹽為乙酰丙酮鐵、硝酸鐵或氯化鐵。按上述方案，所述的聚乙二醇的分子量為200(Γ20000。按上述方案，步驟3)所述的煅燒具體步驟是以2 1(TC /min的升溫速度從室溫升至35(T50(TC，然后在35(T50(TC保溫廣3h，接著自然降溫到室溫。按上述方案，步驟4)所述的燒結具體步驟是以2 15°C /min的升溫速度從室溫升至90(Tl00(TC，接著以2 8°C /min的升溫速度從90(Tl00(TC升至1100°C 1400°C，然后在此溫度保溫廣5h，再以2、°C /min的降溫速度降至30(T600°C并自然冷卻到室溫。本專利技術的基本原理是鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液混合后，加入氨水形成氫氧化鋇和氫氧化鐵沉淀，屬于離子反應；離心出沉淀物，在450°C進行煅燒，氫氧化鋇和氫氧化鐵分別分解成為氧化鋇和氧化鐵，屬于分解反應；然后在1100°C 1400°C進行燒結， 氧化鋇和氧化鐵按照既定的摩爾比發生固相反應，生成鐵酸鋇，屬于固相反應。本專利技術的有益效果在于所制得的鐵酸鋇陶瓷材料具有多鐵性，在室溫下同時具有非常好的鐵電性和鐵磁性，并且晶粒平均粒徑在2μπι左右，顆粒分布均勻。經過測試， 鐵酸鋇陶瓷材料的剩余極化強度是30 μ C/cm2,矯頑電場是160kV/m，剩余磁極化強度是 31emu/g，矯頑磁場是16500e，兩者都比已經報道的Bii^eO3陶瓷的大的多，鐵酸鋇陶瓷材料的剩余電極化強度是BWeO3陶瓷的5倍。據報道BWeO3陶瓷的剩余磁極化強度和矯頑磁場分別是0. lemu/g和2000e，與Bii^eO3陶瓷相比，鐵酸鋇陶瓷材料的剩余磁極化強度是 BiFeO3陶瓷的310倍，矯頑磁場是Bii^eO3陶瓷的8. 25倍，單相鐵酸鋇(BaFe12O19)陶瓷材料在室溫下同時具有非常良好的鐵電性和鐵磁性，具有明顯的多鐵特性，是一種可實用化的多鐵性材料。此外，本專利技術具有制備工藝簡單、設備要求低、原料易得且價格便宜等優點。附圖說明圖1是本專利技術實施例1制得的鐵酸鋇材料的XRD圖譜； 圖2是本專利技術實施例3制得的鐵酸鋇材料的電滯回線圖3是本專利技術實施例3制得的鐵酸鋇材料在室溫下的磁滯回線圖； 圖4是本專利技術實施例1制得的鐵酸鋇材料的SEM圖譜。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術做進一步詳細的說明。實施例1按照Ba/Fe比例為1 10. 5分別稱量醋酸鋇0. 2580g和乙酰丙酮鐵3. 7082g分別溶解在15ml去離子水中以及200ml苯中，同時稱量聚乙二醇(分子量20000) Ig溶解在IOml 去離子水中備用。將得到的鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液混合攪拌2h，加入聚乙二醇的水溶液和氨水IOOml并在50°C充分混合一定的時間。將得到的懸濁溶液離心，離心出的沉淀置于剛玉坩堝中先在450°C燒結1. 5h除去有機物，燒結具體步驟是以5°C /min的升溫速度從室溫升至450°C，然后再450°C保溫1. ，接著自然降溫到室溫。接著進行研磨并壓片在1200°C燒結成陶瓷，所述的燒結具體步驟是以10°C /min的升溫速度從室溫升至1000°C，接著以5°C /min的升溫速度從1000°C升至1200°C，然后在此溫度保溫lh，再以 8°C /min的降溫速度從燒結溫度降至500°C并自然冷卻到室溫。由此得到的鐵酸鋇陶瓷材料中沒有雜相，是純相，其剩余極化強度為23μ C/cm2，矯頑電場是110kV/m，剩余磁極化強度是^emu/g，飽和磁極化強度是62emu/g，矯頑磁場是14380e。如圖1所示為本專利技術制得的鐵酸鋇材料的XRD圖譜，從圖中可以看出，本專利技術制得的鐵酸鋇是純的單相鐵酸鋇陶瓷材料，其結構為六方結構，不含雜質相。圖4是本專利技術制得的鐵酸鋇材料的SEM圖譜，從圖中可以看出，本專利技術制得的鐵酸鋇顆粒分布均勻，呈現六方片狀，與圖1的結果相符合，并且顆粒平均粒徑在2微米左右。 實施例2按照Ba/i^e比例為1 9. 8分別稱量硝酸鋇0. 2580g和氯化鐵3. 4610g分別溶解在15ml 去離子水中以及200ml苯中，同時稱量聚乙二醇(分子量10000) Ig溶解在15ml去離子水中備用。將得到的鋇的前驅體溶液和鐵的前驅體溶液混合攪拌》1，加入聚乙二醇的水溶液和氨水IOOml并在50°C充分混合一定的時間。將得到的懸濁溶液離心，離心出的沉淀置于剛玉坩堝中先在350°C燒結池除去有機物，燒結具體步本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料，其特征在于其化學式為：ＢａＦｅ１２Ｏ１９，六方晶系，空間群：Ｐ６３／ｍｍｃ，分子量： １１１１．４５８６，所述的單相多鐵性鐵酸鋇陶瓷材料在室溫下同時具有良好的鐵電性和鐵磁性，是一種可實用化的單相多鐵性材料；其晶粒分布均勻，平均晶粒：１～５ｍｍ，色澤：黑色至暗紅色，將來同時具有鐵電性和鐵磁性的單相鐵酸鋇（ＢａＦｅ１２Ｏ１９）材料被應用于多鐵性領域，如多鐵性電子元器件，多鐵性儲存器等都在本專利的權利要求范圍內。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：譚國龍，陳秀娜，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：83
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