[发明专利]一种铁酸铋微晶玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种多铁性材料的制备方法，具体涉及一种铁酸铋微晶玻璃的制备方法。

背景技术

多铁性材料又称磁电材料，它是指同时具有两种或两种以上基本铁性(铁电性、铁磁性和铁弹性)的材料，多铁性材料的研究与磁电耦合效应的研究是密不可分的，同一材料中磁性和铁电性共存使得多铁性材料不仅仅可以作为单一的磁性材料和铁电性材料来使用，同时，多铁性材料中磁与电的耦合效应，即外加电场导致物质磁化或外加的磁场导致物质内部出现电极化，使得该材料在应用中具有更高的自由度，为器件的小型化和多功能化提供了可能。

单相多铁性材料指在同一相中具有铁电性、铁磁性和铁弹性中的两种或两种以上的性能。由于铁酸铋(BiFeO₃)在850℃(T_C)以下具有铁电性，在370℃(T_N)以下具有反铁磁性，因此在室温下就具有多铁性，在很多方面有潜在应用，引起人们极大的兴趣。然而，铁酸铋(BiFeO₃)很苛刻的合成条件，比如合成温度区间很窄，相不稳定等，使得制备单相BiFeO₃陶瓷成为巨大挑战。多相共存导致BiFeO₃陶瓷漏导很大，难以测得电滞回线。M.Mahesh Kumar等([1]Kumar M M,Palkar V R,Srinivas K et al.Ferroelectricity in a pure BiFeO₃ceramic[J].Applied Physics Letters.2000,19(76):2764-2766.)通过固相法合成了BiFeO₃陶瓷，用稀硝酸浸洗去除杂相，但该方法可重复性不好。Wang([2]Wang Y P,Zhou L,Zhang M F et al.Room-Temperature saturated ferroelectric polarization in BiFeO₃ceramics synthesized by rapid liquid phase sintering[J].Applied Physics Letters,2004,8(84):1731-1733.)、Pradhan([3]Pardhan A K,Zhang K,Hunter D et al.Magnetic and Electrical Properties of Single-phase Multiferroic BiFeO₃[J].Journal of Applied Physics,2005,97:093903-(1-4).)等人通过快速液相烧结法制备了纯相BiFeO₃陶瓷。但是由于BiFeO₃的结晶温度高于其居里温度，难以避免铋的挥发。Ghosh等人([4]Ghosh Sushmita,Dasgupta Subrata,Sen Amarnath et al.Low-Temperature Synthesis of Nanosized Bismuth Ferrite by Soft Chemical Route[J].Communications of the American Ceramic Society,2005,88(5):1349-1352.)通过酒石酸基溶胶-凝胶法，煅烧合成了纯相BiFeO₃粉体。有关BiFeO₃陶瓷的制备研究已经成为当前的研究热点之一，但是目前还鲜有BiFeO₃微晶玻璃的制备。微晶玻璃作为一类独特结构的材料，在其中晶相和玻璃相共存，集中了两者的特点。微晶玻璃晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料。微晶玻璃中的玻璃相可以有效提高其致密度，降低漏导电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁酸铋微晶玻璃的制备方法，该方法操作简单，重复性高，适合工业化规模生产；经该方法制得的铁酸铋微晶玻璃材料具有很好的多铁性，良好的致密度，更高的介电常数及更小的漏导电流。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铁酸铋微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照1:1的摩尔比取原料Bi₂O₃和Fe₂O₃，混匀制得混合物；

步骤二：将混合物进行高温加热至其完全熔融为液态熔体；