[发明专利]铁酸铋多铁性陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铁酸铋多铁性陶瓷及其制备方法。该陶瓷以下列化学式I表示：mMnO₂‑(1‑x‑y)Bi_(1‑a)G_aFe_(1‑b)Q_bO₃‑xBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃‑yBaTiO₃(I)其中，G为碱金属元素Ba、Ca、Sr中的一种，或者稀土金属元素La、Ce、Nb、Gd中的一种；其中，Q为Ti、Co、Cr、Ni元素中的一种；其中，m为MnO₂所占铁酸铋多铁性陶瓷材料Bi_(1‑a)G_aFe_(1‑b)Q_bO₃‑Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃‑BaTiO₃的质量百分比的数值；其中，0.01≤x≤0.05，0.2≤y≤0.4，0＜a≤0.30，0＜b≤0.10，0≤m≤0.26。该陶瓷具有电阻率高、介电损耗小的特点。

技术领域

本发明涉及陶瓷制备技术领域，更具体地，涉及一种铁酸铋多铁性陶瓷及其制备方法。

背景技术

多铁性材料指的是材料的同一相中包含有两种以上(含两种)铁的基本性能的材料。这些铁的基本性能包括铁电性能、铁磁性能和铁弹性能。

单相多铁性材料指的是同时具有铁电有序和铁磁有序性能的材料。这类材料的特点是可以通过其具有的铁电性和铁磁性的相互耦合作用产生一种特殊性质—磁电效应。磁电效应是指材料在外加磁场作用下产生自发极化或者在外加电场作用下产生感应磁化强度的效应。

目前，单相多铁性材料的研究主要集中在钙钛矿型化合物、六角结构化合物、方硼石型化合物、BaMF4型化合物、辉石类化合物、硫族化合物TIMX2等。鉴于实际应用中多铁性材料需要在居里温度以下具有磁电效应，因而铁电相变温度和磁相变温度都在室温之上的BiFeO₃(铁酸铋)材料成为研究最多的多铁性陶瓷材料。

然而，BiFeO₃多铁性材料的氧空位缺陷导致材料存在漏电、矫顽场较大、低电阻率等问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种铁酸铋多铁性陶瓷的新技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种铁酸铋多铁性陶瓷。该陶瓷以下列化学式I表示：

mMnO₂-(1-x-y)Bi_(1-a)G_aFe_(1-b)Q_bO₃-xBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃-yBaTiO₃ (I)

其中，G为碱金属元素Ba、Ca、Sr中的一种，或者稀土金属元素La、Ce、Nb、Gd中的一种；

其中，Q为Ti、Co、Cr、Ni元素中的一种；

其中，m为MnO₂所占铁酸铋多铁性陶瓷材料Bi_(1-a)G_aFe_(1-b)Q_bO₃-Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃-BaTiO₃的质量百分比的数值；

其中，0.01≤x≤0.05，0.2≤y≤0.4，0＜a≤0.30，0＜b≤0.10，0≤m≤0.26。