有機凝膠先軀體轉(zhuǎn)化法制備六角鐵氧體中空纖維

單相多鐵性材料一般指鐵電性和鐵磁性共存的一類特殊功能材料。鐵電性和鐵磁性間的相互耦合導(dǎo)致外加磁場能影響其鐵電序或者外加電場能影響其磁有序。這種磁電耦合效應(yīng)使得諸多新型功能器件的實用成為可能,例如超敏傳感器、電寫磁讀技術(shù)、高密度四態(tài)存儲,低能耗邏輯器件等。按鐵電性起源可以將單相多鐵性材料劃分為第一類和第二類多鐵性材料:第一類多鐵性材料中,鐵電序和磁有序的物理起源相互獨立;而第二類多鐵性材料的鐵電序來源于其特殊的磁有序結(jié)構(gòu)。六角鐵氧體作為第二類多鐵性材料中的典型代表,近十年來得到廣泛而深入的研究。歸納了近期六角鐵氧體多鐵性研究的主要進(jìn)展,介紹了其多鐵性起源、磁電耦合機制以及功能器件應(yīng)用方面的科研成果,并對六角鐵氧體多鐵性的研究進(jìn)行了展望。

多鐵性是指材料同時具有鐵電性和鐵磁性,研究表明鐵電性能由復(fù)雜的磁序列來誘導(dǎo)產(chǎn)生,但常常在較低的溫度下和較高的磁場下發(fā)生(>0.1t),最近發(fā)現(xiàn)的六角鐵氧體在室溫弱場下(<0.01t)表現(xiàn)出了磁電耦合現(xiàn)象,在新型器件的應(yīng)用方面具有潛在價值。

用普通陶瓷工藝制備了baalxfe12-xo19六角鐵氧體多晶材料。隨著x的增加,飽和磁化強度減小,居里溫度下降,磁晶各向異性場增加。其結(jié)果可以通過假設(shè)al3+取代了2a位和12k次點陣位上的fe3+來解釋。

采用檸檬酸鹽溶膠-凝膠法制備y型平面六角鐵氧體ba2co2fe12o22.x射線衍射分析(xrd)結(jié)合透射電鏡(tem)分析,對粉體的成分及晶粒形態(tài)進(jìn)行了表征.并結(jié)合熱重與差熱掃描分析(tg-dsc)和紅外光譜(ir)分析對鐵氧體的晶化過程進(jìn)行了研究.表征了高頻下y型鐵氧體ba2co2fe12o22電磁參數(shù)隨著頻率的變化,反映了其高頻吸收特性.

采用陶瓷燒結(jié)方法制備了ba2ni2-xznxfe12o22(x=0,0.8)六角鐵氧體。x射線衍射(xrd)分析表明樣品為單相y型六角鐵氧體,掃描電鏡(sem)觀察顯示樣品形貌呈球狀顆粒,直徑約為500nm。用駐波比法在1~4ghz頻率范圍測量了樣品的微波吸收率,發(fā)現(xiàn)zn2+摻雜對ni2y型六角鐵氧體的微波吸收性能影響很小,在頻率2.4ghz,材料對微波均有較強的吸收峰,對厚度d=1.2mm的樣品,吸收率達(dá)85%。

采用傳統(tǒng)的陶瓷工藝制備了co2z(ba3co2fe24o41)六角晶系鐵氧體材料。對燒成過程(預(yù)燒溫度,燒結(jié)溫度及燒結(jié)氣氛)及微觀結(jié)構(gòu)和相成分進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,改變燒結(jié)氣氛能有效地提高材料的高頻磁性能:預(yù)燒溫度1260℃、氧氣氛中1220℃燒結(jié)材料在1ghz下的μ′=8.2,q=15.05,其中起始磁導(dǎo)率μi=5.99,截止頻率fc>1.8ghz,共振頻率fr>1.8ghz。

采用熔鹽法制備單相baco2fe16o27(co2w)六角鐵氧體,探討燒結(jié)溫度、保溫時間及熔鹽與反應(yīng)物質(zhì)量比(r)對產(chǎn)物物相的影響,研究了co2w鐵氧體的靜磁性能及微波吸收性能。結(jié)果表明,單相co2w合成條件的溫度為1250℃,保溫時間為4h,熔鹽與反應(yīng)物質(zhì)量比r=3。co2w鐵氧體比飽和磁化強度、剩余磁化強度和矯頑力分別為60.76(a·m2)/kg、3.78(a·m2)/kg和70.7×79.6a/m。與溶膠-凝膠法相比,熔鹽法制備的co2w鐵氧體具有更好的吸波性能。利用熔鹽法制備鐵氧體是提高以鐵氧體為吸收劑的復(fù)合材料吸波性能的潛在途徑。

采用普通陶瓷工藝制備了ba（znti）xfe12-2xo19多晶六角鐵氧體。隨著x值增大，比飽和磁化強度σs值減小，居里溫度下降，磁晶各向異性場ha減小，介電常數(shù)ε'增加。

　用共沉淀方法制備了zn2w型鐵氧體,通過xrd、sem研究了熱工制度對zn2w型鐵氧體晶體形成和結(jié)構(gòu)的影響。利用快速升溫、慢速冷的方法獲得了晶型完整的平面六角zn2w型鐵氧體。

采用固相反應(yīng)法制備z型六角鐵氧體(ba1-xsrx)3co2fe24o41材料。研究了sr2+取代對z型六角鐵氧體顯微結(jié)構(gòu)和電磁性能的影響。結(jié)果表明,sr2+取代量x≤0.5時,隨著取代量的增加,平均晶粒尺寸和燒結(jié)密度增加,1200℃燒結(jié)時,材料的起始磁導(dǎo)率從x=0的4.8增加到x=0.5的16.5,同時矯頑力減小;進(jìn)一步增加取代量時,材料的起始磁導(dǎo)率下降,并且其矯頑力增大。x=0.5時,材料具備高的磁導(dǎo)率(1250℃燒結(jié)時為17)、較高的截止頻率fr和磁品質(zhì)因數(shù)q,以及較低的矯頑力hc。

根據(jù)最近(2008.10.10)舉行的第十屆國際磁鐵氧體會議(icf10)和第十三屆全國磁學(xué)會議(2008.10.31)資料,以及近兩年有關(guān)專業(yè)會議文獻(xiàn)等,綜合報導(dǎo)了ghz用六角鐵氧體和鐵氧體復(fù)合材料研究國內(nèi)外近期動態(tài)。

以鈦酸丁酯(tbt)、二苯基二甲氧基硅烷(dps)以及γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(gpts)為原料,采用溶膠-凝膠法,經(jīng)涂膜、固化,制備了一系列tio2-有機硅涂層材料.通過不同方法對雜化涂層的微結(jié)構(gòu)、光學(xué)、熱學(xué)和機械性質(zhì)進(jìn)行了表征.結(jié)果表明,在可見光范圍內(nèi),所得雜化涂層材料的透過率在90%以上,且隨著ti含量的增加而減小.當(dāng)ti含量在10mol%～70mol%范圍內(nèi),涂層折射率在1.54～1.64范圍內(nèi)可調(diào).

用固相反應(yīng)法制備了(ba3co2fe24o41)z型六角鐵氧體材料。對燒成過程(預(yù)燒溫度、燒結(jié)溫度及保溫時間、降溫方式)及預(yù)處理工藝進(jìn)行了研究。提出了制備該類材料的理想工藝條件,即適當(dāng)延緩預(yù)燒升溫速度、降低燒結(jié)溫度、縮短保溫時間、控制合理的降溫方式可使材料性能明顯改善。

綜述了離子取代與六角鐵氧體結(jié)構(gòu)、靜磁特性、微波吸收性能的關(guān)系。表明離子取代可以有效地控制六角鐵氧體的ms,ha等靜磁性能,改善其微波電磁性能,使其在亞毫米及毫米波段具有較好的微波吸收特性。對鐵氧體在ram材料中的發(fā)展進(jìn)行展望。

以fe2o3、baco3為原料,采用熔鹽法合成了bafe12o19(bam)六角鐵氧體,研究了煅燒溫度、反應(yīng)時間、熔鹽添加量r及fe3+/ba2+摩爾比對產(chǎn)物物相、顯微結(jié)構(gòu)及磁性能的影響.結(jié)果表明,熔鹽合成bam的反應(yīng)溫度低于750℃,中間產(chǎn)物為bafe2o4及bafe4o7.fe3+/ba2+摩爾比在10～11.5可得bam單相.熔鹽添加量r為1～3時,所制bam顆粒為規(guī)則六角片狀.fe3+/ba2+摩爾比為11.5,煅燒溫度為1000℃時制得的bam的比飽和磁化強度為71.9a.m2/kg,接近其理論值72a.m2/kg.

通過氣-固相反應(yīng)法制備α-fe與w型六角鐵氧體復(fù)合材料。通過xrd分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著還原反應(yīng)溫度和時間的增加,六角結(jié)構(gòu)鐵氧體相逐漸轉(zhuǎn)換為feco、bafe2o4相,形成了金屬合金相和鐵氧體相雙相材料。對樣品的微波磁特性的研究發(fā)現(xiàn)其磁譜從鐵氧體的鐵磁共振型磁譜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚某谠バ痛抛V,材料的損耗機制發(fā)生了明顯變化。

　采用陶瓷工藝制備co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)六角鐵氧體,通過二次球磨摻雜少量bst(basrtio3)鐵電材料。研究bst摻雜對z型鐵氧體的燒結(jié)溫度、相結(jié)構(gòu)、晶粒生長及其在頻率1mhz～1ghz的動態(tài)相對復(fù)介電常數(shù)(εr=ε′r-iε″r)和相對復(fù)磁導(dǎo)率(μr=μ′r-iμ″r)的影響。結(jié)果表明:在bst摻雜量為co2z一次預(yù)燒料重量比的0～1.5%內(nèi),隨bst含量增加,形成在z型六角結(jié)構(gòu)相生長同時,伴生m相六角結(jié)構(gòu)和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的多相結(jié)構(gòu);六角結(jié)構(gòu)晶粒明顯長大,材料密度增加;μr和εr增大;鐵磁共振和鐵電共振頻率點移向低頻。當(dāng)bst摻雜量為1.5%、頻率1mhz時,μ′r=28,ε′r=100,相對于純相co2z材料μ′r和ε′r明顯提高。

摘　要:　采用陶瓷工藝制備co2z(ba3(co0.4zn0.6)2fe23.4o41)和bam(bafi1.4co1.4fe9.2o19)六角鐵氧體,二次球磨時摻雜少量bst(basrtio3)鐵電材料,對比研究了bst摻雜對z型和m型鐵氧體在1mhz~1ghz頻率范圍內(nèi)相對復(fù)磁導(dǎo)率(μr=μr′iμr″)的影響。bst的摻雜使z型鐵氧體μr增大,共振頻率點移向低頻;使m型鐵氧體的μr減小,共振頻率點移向高頻。通過對其微觀結(jié)構(gòu)和磁參數(shù)的測試分析,討論了bst摻雜對z型和m型鐵氧體復(fù)磁導(dǎo)率不同影響的作用機理。

綜述了近年來超高頻用z型六角鐵氧體材料的研究現(xiàn)狀,著重討論了z型六角鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)及其應(yīng)用。采用固相反應(yīng)法制備的低溫?zé)Y(jié)z型六角鐵氧材料的磁導(dǎo)率較低(2~4),而溶膠-凝膠法制備的材料的磁導(dǎo)率一般在5~8,但存在成本高、污染環(huán)境等問題。并從應(yīng)用的角度對z型六角鐵氧體電磁性能的改善途徑進(jìn)行了總結(jié)。

本文以正硅酸乙酯（teos）、異丙醇鋁（aip）、硝酸鋁（an）等為原料，用溶膠—凝膠（sol-gel）法制備硅酸鋁耐火纖維。

采用固相反應(yīng)法制備了添加bi2o3的bi(co)、zn取代z型六角鐵氧體材料。樣品通過xrd、sem進(jìn)行表征,并用阻抗分析儀研究了材料的電磁性能。實驗表明,少量的bi取代不會影響z相形成,但可以明顯降低成相溫度;另外zn取代可以提高起始磁導(dǎo)率。最佳實驗組分為ba3-xbixco2+x-yznyfe24-xo41(x=0.15,y=0.8),該組份加入2wt%的bi2o3作助燒劑、900℃燒結(jié),可獲得起始磁導(dǎo)率為4.2的低溫?zé)Y(jié)材料。

采用固相反應(yīng)方法制備了ba2zn1.6-xcoxcu0.4fe12o22(x=0,0.2,0.4,0.6)鐵氧體粉末,將粉末在1050℃下退火4小時。利用x射線衍射(xrd)、振動樣品磁強計(vsm)以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀研究了退火樣品的晶體結(jié)構(gòu)及其在8.2～12.5ghz波段的微波吸收特性。xrd分析表明樣品為y型六角鐵氧體。vsm及微波矢量網(wǎng)絡(luò)測量表明,摻co樣品的介電常數(shù)實部ε′的平均值由不摻時的6.5降為5.0。隨著co替代量的增加,樣品的飽和磁化強度和剩磁不斷增大;矯頑力先維持在62～70oe之間,至co含量x=0.6時迅速增為315.5oe。在磁導(dǎo)率虛部μ″譜中觀察到樣品的自然共振吸收峰,其共振頻率和峰值與樣品中的co含量有關(guān),co含量x=0.2的樣品的μ″峰值達(dá)6.579,相應(yīng)的反射功率損耗達(dá)41.796db,吸波性能良好,基本達(dá)到在共振頻率附近提高μ′、μ″和ε″值,同時降低ε′值的目的。