[发明专利]柔性自支撑BaTiO3

说明书

本申请涉及柔性多铁磁电材料领域，更具体地说，涉及一种柔性自支撑BaTiO₃‑CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料及其制备方法。柔性自支撑BaTiO₃‑CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料包括磁性CoFe₂O₄(CFO)子体和铁电性BaTiO₃(BTO)母体，CFO子体以纳米柱的形式嵌入BTO母体中构成1‑3型复合磁电多铁自组装纳米材料，BTO‑CFO多铁自组装纳米材料为柔性自支撑结构且可摆脱衬底束缚独立存在。本申请柔性自支撑BaTiO₃‑CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料摆脱了衬底束缚，在自支撑状态既保持了室温铁电、铁磁性能，而且具有优异的机械柔性，可以自发卷曲成管状，也可以经过操控进行弯曲变形。

技术领域

本申请涉及柔性多铁磁电材料领域，更具体地说，它涉及一种柔性自支撑BaTiO₃-CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料及其制备方法。

背景技术

磁电多铁材料由于具有铁电序和铁磁序，且两种铁序之间能够相互作用，使其在多态存储器、换能器、传感器等方面具有广阔的应用前景。与单相磁电多铁材料相比，复合磁电多铁材料通过相与相之间以应力为媒介的“乘积相互作用”来实现磁电效果，因而存在更高的磁电耦合系数。经过几十年的研究目前虽已能够实现块体复合材料中的巨大磁电响应，但是随着器件的小型化、微型化发展，制备纳米尺度复合磁电多铁材料成为研究热点。

目前，对于复合磁电多铁纳米材料结构的研究主要有三种类型，分别是0-3型、2-2型及1-3型。其中，0-3型复合磁电多铁材料由于其多晶性质表现出较低的磁电耦合；2-2型复合磁电多铁材料由于受衬底的约束，难以达到理想的磁电耦合系数；而自组装垂直排列的1-3型复合磁电多铁纳米材料拥有独特的柱状阵列形态和更大的体积-界面比，大大降低衬底的束缚作用。

随着柔性电子器件的发展，将磁电多铁材料柔性化的研究是推动柔性电子器件发展的一个重要方向，然而目前研究的1-3型自组装复合磁电多铁纳米材料主要在单晶衬底上制备，成本较高且为刚性衬底，仍然会对其磁电耦合性能造成影响。因此，研究出一种自支撑1-3型复合磁电多铁纳米材料对于推动柔性多铁材料及柔性电子器件的发展具有重要意义。

发明内容

为了改善1-3型自组装复合磁电多铁纳米材料的柔性化以用于柔性电子器件，本申请提供一种柔性自支撑BaTiO₃-CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种柔性自支撑BaTiO₃-CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料，采用如下的技术方案：

一种柔性自支撑BaTiO₃-CoFe₂O₄多铁自组装纳米材料，包括磁性CoFe₂O₄(CFO)子体和铁电性BaTiO₃(BTO)母体，所述CFO子体以纳米柱的形式嵌入所述BTO母体中构成1-3型复合磁电多铁自组装纳米材料，所述BTO-CFO多铁自组装纳米材料为柔性自支撑材料且可摆脱衬底束缚独立存在。

通过采用上述技术方案，制备得到的柔性自支撑BTO-CFO多铁自组装纳米材料摆脱了衬底束缚，在自支撑状态既保持了优异的室温铁电、铁磁性能，而且具有优异的机械柔性，可以自发卷曲成管状，也可以经过操控进行弯曲变形，其弯曲半径可小至4.23μm，且能够恢复至初始状态，有助于推动柔性多铁材料及柔性电子器件的发展。

优选的，所述BTO-CFO多铁自组装纳米材料的厚度为60~100nm。