尖晶石基多铁性材料的性能调控研究

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlp00
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多铁材料在理论研究和实际应用中都有着很重要的地位,而尖晶石材料中特殊的磁结构使得尖晶石基多铁材料的研究价值大大提升。鉴于单相第I类多铁材料自身的限制性以及当前对第II类多铁材料的介电性能研究较少,本文主要对尖晶石基第I类多铁复合材料以及第II类多铁材料的磁性、介电性能等进行了研究,主要研究成果包括:(1)通过溶胶-凝胶旋涂法制备了Bi4Ti3O12/NiFe2O4纳米复合薄膜。X射线衍射表明我们成功制备出了正交相的Bi4Ti3O12和立方相的NiFe2O4,且没有任何额外的杂相。扫描电子显微镜和能谱分析结果表明,两种相生长均匀致密,且界面清晰。而磁性测量表明该复合薄膜具有室温铁磁性能,同时,我们还测得了其室温铁电性能,以及良好的疲劳耐久性能和低漏电流密度。样品的介电常数随频率的变化呈单调递减趋势,且介电损耗较低。此外,纳米复合薄膜在室温下表现出明显的磁介电行为。Bi4Ti3O12/NiFe2O4纳米复合薄膜的铁磁和铁电共存(包括磁介电效应的出现)证明了其具有室温多铁性。(2)采用溶胶-凝胶法合成了(1-x)Bi2Fe4O9-x MgFe2O4复合陶瓷材料,并对复合陶瓷的晶体结构、形貌、磁性和介电性能进行研究。X射线衍射分析表明,该复合陶瓷中正交Bi2Fe4O9相和尖晶石MgFe2O4相共存,不存在第三相。扫描电子显微镜结果显示,Bi2Fe4O9和MgFe2O4晶粒尺寸不同,且晶粒分布均匀。磁性测量表明,随着MgFe2O4含量的增加,复合陶瓷的矫顽场减小,而剩余磁化和饱和磁化强度会增大。介电常数和电模量在温度范围为27~527°C,频率范围为1~30 k Hz的测试中,出现低温区和高温区的两个异常峰,其中的电学性能变化与MgFe2O4密切相关。介电常数和电模量测试结果表明,(1-x)Bi2Fe4O9-x MgFe2O4具有介电弛豫现象。结合激活能的研究,介电弛豫主要是由MgFe2O4掺杂的热激活过程中本质上占主导地位的各种载流子的不同电学响应引起的。(3)用溶胶-凝胶法成功制备了形貌均匀具有四方相的NiCr2O4样品,样品具有较高的室温介电常数。我们通过介电常数、介电损耗、复电模量和阻抗随频率或温度的变化的测量,证明了材料在室温下的弛豫行为。其次,等效电路模拟的分析证明了低温下晶粒对样品介电弛豫的影响和高温下晶粒与晶界对介电弛豫的共同贡献。此外,磁介电响应的变化表明样品存在磁电耦合效应。对于在不同的温度范围内得到的正、负磁介电系数,我们猜测是因为有两种不同的机制来控制磁电耦合效应。其中,本征磁电耦合导致了低温下与频率无关的磁介电行为,而当温度高于150 K时,Maxwell-Wagner效应导致了随频率变化的大磁电耦合系数。由于漏电流会导致磁介耦合系数的负值,漏电机制会和Maxwell-Wagner机制相竞争导致了室温下的系数交叉。这些特性使NiCr2O4在磁场传感器、驱动器等领域有潜在的应用价值。(4)为进一步研究NiCr2O4,我们采用共沉淀法成功制备了不同退火温度的纳米NiCr2O4样品。通过X射线衍射分析,我们观察到随着退火温度的升高,NiCr2O4的晶相由立方相向四方相转变。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征,我们发现平均粒径随着退火温度的升高从80 nm增加到280 nm。通过对不同退火温度的样品的介电性能进行测试,我们看到了与1100°C温度下退火的NiCr2O4样品相似的性能规律。在温度为10 K时,我们观察到了磁滞回线沿场轴移动的交换偏置行为,且这种影响伴随着退火温度的升高逐渐减弱。零场冷和场冷条件下的磁化强度随温度的变化表明,样品在72 K温度下发生了亚铁磁相变,在25 K温度下出现了螺旋磁序相变,且随着退火温度的升高,亚铁磁相变点略向低温移动。根据测量结果分析,纳米NiCr2O4的交换偏置效应随退火温度的提高而出现以及演化都来源于晶格转变和表面自旋效应。
其他文献
近年来,国内外突发事件(例如,火灾、地震、恐怖袭击和新冠疫情等)频发,造成重大人员伤亡和财产损失。当突发事件发生时,如何快速、安全的引导人群和组织人员有序疏散是国家公共安全部门亟需解决的重大问题。而开展行人应急疏散动力学的建模仿真、人群行为规律以及防控策略的研究,对于指导和解决此类问题意义重大。本文在社会力模型的基础上,针对室内火灾,通道内突发危险源等场景,考虑出口瓶颈处障碍物的分流作用、恐慌情绪
本文开发了可用于柔性锌空二次电池的高效催化剂和电解质。首先,制备了磷氮共掺杂铁镍双金属有机骨架多孔碳材料并负载石墨烯(P-Fe Ni/NC@G)用作柔性可充电锌空气电池的双功能催化剂。利用水热法制备了铁镍双金属骨架材料(Fe Ni-MOF)。接着,使用磷源在高温碳化的情况下掺杂双金属MOF并且耦合负载石墨烯,从而得到了具有双功能催化活性的P-Fe Ni/NC@G。在析氧反应(OER)中,P-Fe
原子核是一个复杂的多体体系,核子的集体运动、核力的不确定性、以及原子核的微观效应等等,造成了不同原子核结构信息的巨大差异以及壳层演化的异常。α衰变是原子核自发地放射出α粒子的过程。α衰变是实验上鉴别新核素的可靠手段,是获取原子核结构信息的重要工具。原子核α衰变研究表明原子核的微观效应,譬如壳效应,形变效应会对半衰期产生显著影响。因此如何在α衰变理论模型中考虑微观效应是一个非常有意思的课题。本文基于
球形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus sphaericus(Ls)是应用广泛的杀幼蚊制剂。Ls不仅能在自然环境繁殖,而且也能在蚊子幼虫肠道繁殖。Ls制剂在施用的过程中会遇到各种生物与非生物因子,这些因子影响Ls制剂的杀幼蚊活性,也影响Ls细胞的存活。因此,分析理化因子对球形赖氨酸芽孢杆菌芽孢与芽孢萌发的影响,可为提高生物制剂的杀蚊效果提供理论参考。已有的研究表明,细菌芽孢萌发高度异质性,
金属有机骨架化合物(英文名称Metal organic Frameworks)的简称是MOFs。是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与有机配体通过自组装相互连接,形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs是一种有机-无机杂化材料,也称配位聚合物(coordination polymer),它既不同于无机多孔材料,也不同于一般的有机配合物。兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。其中许多由
J/(?)粒子的发现之后,通过e+e-的对撞,粲偶素能区中观察到一系列类粲偶素态。由于观察到X(3872),Y(4260),Y(4360),Zc(3900),Zc(4020)等态,粲素物理从理论和实验两方面重新引起了人们的浓厚兴趣。这些类粲偶素态不符合传统的粲偶素态谱,可能是夸克模型所预言的奇特态(XYZ粒子)。作为第一个Y态,Y(4260)是由BaBar合作组通过初始态辐射(ISR)过程e+e-
近年来,交通拥堵、交通污染等一系列交通问题已经成为制约城市可持续发展的主要瓶颈,因此开展交通流动力学研究,特别是城市路网交通流的理论研究,对于缓解日益突出的城市交通拥堵问题具有重要的现实意义。本文在二维交通流元胞自动机BML模型的基础上,考虑交通灯失效、车辆行驶特性(如,慢启动效应)以及动态交通灯控制策略等因素,构建相应的城市路网元胞自动机交通流模型,并进行数值模拟与分析,探讨不同拓扑结构下城市路
近些年来,随着人类工业化的不断发展,生态平衡被加速破坏,环境污染也越发严重;而随着人们生活环境的恶化,对人类有危害的微生物种类也越来越多,且越发的具有传染性和破坏性。水体受污染后,人们通过饮用或接触被污染的水源,可能会引起伤寒、肝炎和霍乱等介水传染病的爆发,严重威胁人体健康。而传统的用于微生物的检测方法,如形态学观察法、核酸探针、聚合酶链式反应等,这些方法虽然测量结果准确,但操作繁琐,耗时长,人力
发展具有更高量密度的锂离子电池是动力电池发展的重要方向。石墨材料是锂离子电池最常用的商业化负极材料,是组成锂离子电池的三大关键材料之一。然而,石墨材料的理论比容量较低(372 m Ah/g),不能满足下一代高能量密度锂离子电池的需求。硅基负极材料具有高比容量和低电压平台,具有作为高能量密度锂离子电池负极材料的潜力。然而,硅基负极材料导电性较差,体积效应严重,和容量快速衰减等缺陷阻碍了其大规模的应用
散裂中子源是国际前沿的多学科应用的大型科研平台,是研究物质微观结构和运动规律的重要科研装置。我国在“十二五”期间建设的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS),和正在运行的美国、日本以及英国散裂中子源一起,构成世界四大脉冲散裂中子源。中国散裂中子源给国内的科技发展提供了良好的实验平台。世界上现有的散裂中子源装置具有的共同特点是:利用高能量、高功率质