專利名稱：一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學領(lǐng)域，涉及一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子和信息工業(yè)對于集成度的要求越來越高，往往是在很小的芯片上集成的元器件數(shù)以千萬計。因此包括電容器在內(nèi)的元器件的微型化和小型化是必然趨勢。而有效介電常數(shù)越大的材料，占用相同的資源能夠獲得更大的電容，從而滿足各種電路上的功能。 因此，巨介電常數(shù)材料就能夠使用更少的資源，占用更少的體積。因此，研究開發(fā)出高效的巨介電常數(shù)材料對于大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展有著十分重要的意義。另外，隨著信息和無線電通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電子器件的尺寸越來越小，集成度越來越高。這就要求電子材料具有多功能特性，例如，磁介電性能、磁光性能等。為了滿足多功能元器件的要求，人們就制備磁電復合材料方面開展了許多的研究工作。這些復合材料同時具有電容和電感特性， 可以用于制備小型濾波器、天線、EMI抑制器等。目前具有巨介電常數(shù)的磁電復合材料雖具有高介電常數(shù)但磁性很弱，由于其中磁性材料的含量比較低(低于50%)。目前尚無一種既具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料及其制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明復合材料的組成表達式為XBaFe12O19/ (1-χ) Baa6Sra4TiO3，其中χ為BaFe12O19的質(zhì)量百分數(shù)，且0. 2彡χ彡0. 8。本發(fā)明的制備方法包括以下步驟1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°c預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaFe12O19 粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體；3)按 XBaFe12O19/(1-x) Baa6Sra4TiO3 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Baa6Sra4TiO3 粉體混合均勻得混合物，其中χ為BaFe12O19的質(zhì)量百分數(shù)，且0. 2 ≤χ ≤0. 8 ；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)8% 15%的PVA粘合劑造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA， 在1300 1350°C下燒結(jié)0. 5 2個小時成瓷，即得到該磁電復合材料。
所述的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液。本發(fā)明所制備的磁電復合材料具有巨介電常數(shù)和高磁導率，該復合材料的介電常數(shù)高達51200 198000 (IOOHz)，剩余磁化強度為5 27emu/g。


圖1是當BaFe12O19的質(zhì)量比為80%, Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為20%，燒結(jié)溫度為 1300°C時復合材料的介電性能，IOOHz時的介電常數(shù)為198000 ；圖2是當BaFe12O19的質(zhì)量比為60%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為40%，燒結(jié)溫度為 1320°C時復合材料的介電性能，IOOHz時的介電常數(shù)為185000 ；圖3是當BaFe12O19的質(zhì)量比為40%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為60%，燒結(jié)溫度為 1330°C時復合材料的介電性能，IOOHz時的介電常數(shù)為187000 ；圖4是當BaFe12O19的質(zhì)量比為20%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為80%，燒結(jié)溫度為 1350°C時復合材料的介電性能，IOOHz時的介電常數(shù)為51200 ；圖5是當BaFe12O19的質(zhì)量比為80%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為20%，燒結(jié)溫度為 1300°C時復合材料的磁滯回線，剩余磁化強度為27emU/g ；圖6是當BaFe12O19的質(zhì)量比為60%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為40%，燒結(jié)溫度為 1320°C時復合材料的磁滯回線，剩余磁化強度為19emu/g ；圖7是當BaFe12O19的質(zhì)量比為40%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為60%，燒結(jié)溫度為 1330°C時復合材料的磁滯回線，剩余磁化強度為13emU/g ；圖8是當BaFe12O19的質(zhì)量比為20%，Baa6Sra4TiO3的質(zhì)量比為80%，燒結(jié)溫度為 1350°C時復合材料的磁滯回線，剩余磁化強度為5emu/g。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1 :1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°c預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 BaFe12O19 粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體；3)按 0. 8BaFe12019//0. 2Ba0.6Sr0. JiO3 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Baa 6Sr0. JiO3 粉體混合均勻得混合物；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)8%的質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液造粒，經(jīng)60目與 120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA， 在1300°C下燒結(jié)2個小時成瓷，即得到0. 8BaFe12019//0. 2Ba0.6Sr0.4Ti03磁電復合材料。參見圖1，IOOHz時的介電常數(shù)為198000。參見圖5，剩余磁化強度為27emu/g。實施例2 1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°c預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得
4到 BaFe12O19 粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體；3)按 0. 6BaFe12019/0. 4Ba0.6Sr0. JiO3 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Baa 6Sr0. JiO3 粉體混合均勻得混合物；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)15%的質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液造粒，經(jīng)60目與 120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA， 在1320°C下燒結(jié)1. 5個小時成瓷，即得到0. 6BaFe12019/0. 4Ba0.6Sr0.4Ti03磁電復合材料。參見圖2，IOOHz時的介電常數(shù)為185000。參見圖6，剩余磁化強度為19emu/g。實施例3 1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°c預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 BaFe12O19 粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體；3)按 0. 4BaFe12019/0. 6Ba0.6Sr0. JiO3 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Baa 6Sr0. JiO3 粉體混合均勻得混合物；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)10%的質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液造粒，經(jīng)60目與 120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA， 在1330°C下燒結(jié)1個小時成瓷，即得到0. 4BaFe12019/0. 6Ba0.6Sr0.4Ti03磁電復合材料。參見圖3，IOOHz時的介電常數(shù)為187000。參見圖7，剩余磁化強度為13emu/g。實施例4 1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°c預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 BaFe12O19 粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3, SrCO3和TiO2配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體； 3)按 0. 2BaFe12019/0. 8Ba0.6Sr0. JiO3 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Ba0.6Sr0. JiO3 粉體混合均勻得混合物；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)12%的質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液造粒，經(jīng)60目與 120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA， 在1350°C下燒結(jié)0. 5個小時成瓷，即得到0. 2BaFe12019/0. 8Ba0.6Sr0.4Ti03磁電復合材料。參見圖4，IOOHz時的介電常數(shù)為51200。參見圖8，剩余磁化強度為5emu/g。
權(quán)利要求
1.一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料，其特征在于該復合材料的組成表達式為XBaFe12O19/(I-X)Baa6Sra4TiO3，其中χ為BaFe12O19的質(zhì)量百分數(shù)，且 0. 2 彡 χ 彡 0. 8。
2.一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按化學通式BaFe12O19稱取分析純的BaCO3和Fe2O3配制后球磨4小時，然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1100°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到BaFe12O19粉體；2)按化學通式Baa6Sra4TiO3稱取分析純的BaCO3,SrCO3和TiO2配制后球磨4小時， 然后烘干，過篩，壓塊，經(jīng)1150°C預(yù)燒3小時，然后將所得塊狀樣品粉碎后過120目篩得到 Baa6Sra4TiO3 粉體;3)按XBaFei2019/(l-X)Baa6SrQ.4Ti03 的質(zhì)量比將 BaFe12O19 和 Baa6Sra4TiO3 粉體混合均勻得混合物，其中χ為BaFe12O19的質(zhì)量百分數(shù)，且0. 2 ^ χ ^ 0. 8 ；4)加入混合物質(zhì)量份數(shù)8% 15%的PVA粘合劑造粒，經(jīng)60目與120目篩網(wǎng)過篩，得到所需復合材料的混合粉末；5)將復合材料的混合粉末按需要壓制成型，在550°C，保溫4小時排除粘合劑PVA，在 1300 1350°C下燒結(jié)0. 5 2個小時成瓷，即得到該磁電復合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料的制備方法，其特征在于所述的PVA粘合劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液。
全文摘要
一種具有巨介電常數(shù)和高剩余磁化強度的磁電復合材料及其制備方法，按化學通式BaFe12O19將BaCO3和Fe2O3球磨后烘干，過篩，壓塊，預(yù)燒、粉碎后得BaFe12O19粉體；按化學通式Ba0.6Sr0.4TiO3將BaCO3，SrCO3和TiO2球磨后烘干，過篩，壓塊，預(yù)燒，粉碎后得Ba0.6Sr0.4TiO3粉體；將BaFe12O19與Ba0.6Sr0.4TiO3粉體混合均勻得混合物；向混合物中加入PVA粘合劑造粒后過篩得復合材料混合粉末；將復合材料混合粉末加熱排粘合劑后燒結(jié)得到該磁電復合材料。本發(fā)明所制備的磁電復合材料具有巨介電常數(shù)和高磁導率，該復合材料的介電常數(shù)高達51200～198000(100Hz)，剩余磁化強度為5～27emu/g。
文檔編號C04B35/468GK102211928SQ201110062848
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者朱建鋒, 楊海波, 林營, 王芬 申請人:陜西科技大學