论文部分内容阅读
多铁材料中的磁、电共存及相互耦合具有丰富的物理内涵和诱人的应用前景。本文以目前备受关注的Z型六角铁氧体Sr3Co2Fe24O41和存在争议的Mn3O4为研究对象，分别围绕磁介电效应和磁性能的课题展开。 一、采用不同方法制备了不同粒径的Z型铁氧体——Sr3Co2Fe24O41：煅烧干凝胶制备Z型铁氧体、凝胶压片烧结Z型铁氧体以及固相法制备Z型铁氧体，其单相制备的适宜条件分别为：1200℃、8h；1180~1190℃、8h；1190℃、12~20h；用场发射扫描电镜对其形貌进行表征，发现其粒径较小时呈现出六角型片状的形貌，上述三种方法和条件制备的 Z型单相平均颗粒尺寸分别为：500nm、1μm、500μm。通过热重（TG）和热流（DSC）分析，表明Z型铁氧体不是一步形成的，而是由一些过渡晶相固溶形成的，并且其成相温度范围极为狭窄，这也是实验制备单相的难点所在，验证了 Z型铁氧体——Sr3Co2Fe24O41的成相温度范围为：1145~1230℃。对不同粒径Z型铁氧体MH、CH、CT曲线的测量，研究了它在300K时的磁性和磁介电效应与粒径大小的关系，由此得知满足Δε=γM2关系的临界场与晶粒的大小成反比，说明低场下Δε=γM2这一关系不满足是由多晶样品中磁畴和畴壁的移动导致的，初步给出Δε=γM2这一理论对于任何单畴体系都应该是满足的。 二、利用自蔓延高温燃烧合成方法，通过调控不同的燃烧剂，制备出不同粒径的、较均匀的Mn3O4纳米颗粒。并用Rietveld法精修Mn3O4单相XRD数据表明：所得到的Mn3O4颗粒为单相，晶胞参数变化很小。确定了与Mn(NO3)2燃烧合成的产物为Mn3O4单相时，乙二醇、柠檬酸、尿素的比例分别为1.320、1.296、1.250。在场发射扫描电镜下观察到上述燃烧剂制备出的 Mn3O4单相平均粒径为：30nm、60nm、90nm，呈现椭球形。通过热流曲线研究了不同粒径纳米单相颗粒形成的原因为：不同燃烧剂的还原性和化学活性不同，其反应温度不同，生成的Mn3O4纳米颗粒经历的温度也不同，颗粒长大的程度不同，粒径就不同。通过对不同粒径Mn3O4单相纳米颗粒磁性能的研究，表明：Mn3O4纳米粉末的矫顽力、饱和磁化强度具有尺寸效应，尤其是粒径约30nm的Mn3O4展示复杂的磁滞回线，具有两种磁行为，一种是超顺磁，一种是亚铁磁性。