本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種高居里溫度、高鐵電和鐵磁性能KNN基層狀磁電復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得各種電子設(shè)備變得更加高度集成化、多功能化、小型化和快速響應(yīng)化。由于電子設(shè)備的微型化和小型化是必然趨勢(shì)，因此，迫切需要一種材料同時(shí)具有兩種或兩種以上的性能，以減小電路板有限空間的消耗，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。基于此，同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的磁電材料應(yīng)運(yùn)而生。

磁電復(fù)合材料是通過一定的方法將兩種單相材料(鐵電相和鐵磁相)復(fù)合而成，同時(shí)兼有鐵電和鐵磁性能。目前，陶瓷基磁電復(fù)合材料多選取高壓電性能的鋯鈦酸鉛(PZT)與鐵氧體進(jìn)行復(fù)合制備而成。近年來，隨著環(huán)境保護(hù)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，研究新型環(huán)境友好型無鉛磁電復(fù)合材料已成為世界發(fā)達(dá)國家致力研發(fā)的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)階段，無鉛磁電復(fù)合材料的鐵電相以BaTiO₃基為主，但由于在燒結(jié)的過程中，F(xiàn)e³⁺的擴(kuò)散到鐵電相，導(dǎo)致鐵電相的居里溫度降低，從而限制磁電復(fù)合材料的應(yīng)用性。而鈮酸鉀鈉(KNN)基壓電材料以高居里溫度著稱，彌補(bǔ)了BaTiO₃基壓電材料的不足，提高了復(fù)合材料的居里溫度，從而拓寬了磁電復(fù)合材料的適用性。

磁電復(fù)合材料分為0-3型磁電復(fù)合材料和2-2型磁電復(fù)合材料。0-3型磁電復(fù)合材料是將不連續(xù)的鐵電相(鐵磁相)顆粒分散于三維連通的鐵磁相(鐵電相)中，按一定的比例混合，在一定溫度下固相燒結(jié)，從而得到的顆粒磁電復(fù)合材料。此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是研究最早、應(yīng)用最廣的一種類型。但由于鐵電相(鐵磁相)在鐵磁(鐵電)基體中存在分散不均的問題，因而此種結(jié)構(gòu)類型的材料磁電電壓系數(shù)較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高居里溫度、優(yōu)異鐵電和鐵磁性能的KNN基層狀磁電復(fù)合材料及其制備方法，將鐵電鐵磁相以層狀復(fù)合的方式共燒在一起，可以有效地抑制兩相之間的相互反應(yīng)從而保持各自的特性，使制備的層狀磁電復(fù)合材料不僅具有較高的居里溫度，而且還具有較好的鐵電和鐵磁性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種KNN基層狀磁電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照化學(xué)式(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且0.1≤x≤0.4，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中成型，然后采用冷等靜壓工藝壓制；

(2)再于1060～1090℃下燒結(jié)2～4小時(shí)成瓷，得到層狀磁電復(fù)合材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，采用冷等靜壓工藝在250MPa下壓制。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述步驟(1)中2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式具體為：從上向下按照(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末、(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末的順序壘疊在一起。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末通過以下過程制得：按化學(xué)式(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃將分析純的K₂CO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Nb₂O₅、Sb₂O₅和Ta₂O₅配制后混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)910～940℃預(yù)燒2～5小時(shí)，得到塊狀產(chǎn)品，然后將塊狀產(chǎn)品粉碎后過120目篩，得到(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體；向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入PVA粘合劑的質(zhì)量為(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體質(zhì)量的8％～15％；混合均勻是通過球磨實(shí)現(xiàn)的，球磨的時(shí)間為21～24小時(shí)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，按化學(xué)式式Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88將分析純的NiO、CuO、ZnO和Fe₂O₃配制后混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)790～820℃預(yù)燒2～5小時(shí)，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩，得到Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體；向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入PVA粘合劑的質(zhì)量為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體質(zhì)量的8％～15％；所述PVA粘合劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％的聚乙烯醇水溶液；混合均勻是通過球磨實(shí)現(xiàn)的，球磨的時(shí)間為5～8小時(shí)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，于1060～1090℃下燒結(jié)前排除PVA粘合劑，具體是：在溫度為550～600℃下保溫3～5小時(shí)。

一種KNN基層狀磁電復(fù)合材料，該層狀磁電復(fù)合材料的化學(xué)式為：(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且0.1≤x≤0.4。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：本發(fā)明分別將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體，按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中壓制成型，在1060～1090℃下燒結(jié)，即可得到層狀磁電復(fù)合材料。本發(fā)明中由于(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式，將鐵電相和鐵磁相以層狀復(fù)合的方式共燒在一起，可以有效地抑制兩相之間的相互反應(yīng)從而保持各自的特性，使其既具有較好的鐵電性又具有較好的鐵磁性。采用共燒的方式，避免了現(xiàn)有技術(shù)中直接將兩相混合從而產(chǎn)生不可預(yù)料的相的問題，進(jìn)而提高了磁電復(fù)合材料的性能，并且該方法僅僅將制得兩種粉末壓制成型后，燒結(jié)，即可得到產(chǎn)品，所以制備方法簡(jiǎn)單易行。

本發(fā)明制得的磁電復(fù)合材料具有優(yōu)異的鐵電和磁電性能。復(fù)合材料居里溫度233～242℃，飽和極化強(qiáng)度P_s為25.1～31.2μC/cm²，飽和磁化強(qiáng)度M_s為6.9～25.7emu/g。

另外，由于本發(fā)明采用的原料中不存在鉛，所以制備方法不會(huì)造成污染，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式燒結(jié)在一起，層與層之間不需要粘合劑，因而應(yīng)力應(yīng)變的傳遞可以高效直接的完成。本發(fā)明通過將鐵電相粉體和鐵磁相粉體按照壘層疊加的方式使其共燒在一起，得到電磁復(fù)合材料，該電磁復(fù)合材料中可較大范圍調(diào)整壓磁相的含量，使磁電電壓系數(shù)得到大幅度提高。由于電阻率很高的鐵電相層可以完全阻斷磁性相層的連通，使得材料整體的漏電流較小，有利于材料磁電性能的提高。本發(fā)明制得的材料致密性良好，無明顯大氣孔存在，兩相晶粒尺寸均勻，均在亞微米數(shù)量級(jí)，無明顯的界面原子擴(kuò)散現(xiàn)象，界面耦合較好，所以本發(fā)明能夠保證磁電復(fù)合材料直接高效的磁-電-力轉(zhuǎn)換效率，從而提高了復(fù)合材料的磁電轉(zhuǎn)換性能。

附圖說明

圖1為復(fù)合材料(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末，2為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末。

圖2為1060℃保溫2小時(shí)燒結(jié)所得0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的介溫圖譜。

圖3為1070℃保溫3小時(shí)燒結(jié)所得0.8(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.2Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的介溫圖譜。

圖4為1080℃保溫3.5小時(shí)燒結(jié)所得0.7(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.3Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的介溫圖譜。

圖5為1090℃保溫4小時(shí)燒結(jié)所得0.6(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.4Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的介溫圖譜。

圖6為1060℃保溫2小時(shí)燒結(jié)所得0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的電滯回線。

圖7為1070℃保溫3小時(shí)燒結(jié)所得(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的電滯回線。

圖8為1080℃保溫3.5小時(shí)燒結(jié)所得(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的電滯回線。

圖9為1090℃保溫4小時(shí)燒結(jié)所得(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的電滯回線。

圖10為1060℃保溫2小時(shí)燒結(jié)所得0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的磁滯回線。

圖11為1070℃保溫3小時(shí)燒結(jié)所得0.8(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.2Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的磁滯回線。

圖12為1080℃保溫3.5小時(shí)燒結(jié)所得0.7(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.3Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的磁滯回線。

圖13為1090℃保溫4小時(shí)燒結(jié)所得(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的磁滯回線。

圖14為1060℃保溫2小時(shí)燒結(jié)所得0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的界面SEM圖。

圖15為1070℃保溫3小時(shí)燒結(jié)所得0.8(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.2Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的界面SEM圖。

圖16為1080℃保溫3.5小時(shí)燒結(jié)所得0.7(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.3Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的界面SEM圖。

圖17為1090℃保溫4小時(shí)燒結(jié)所得(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88復(fù)合材料的界面SEM圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明中2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式為：從上向下依次按照鐵電相、鐵磁相和鐵電相的順序壘疊在一起。

實(shí)施例1

層狀磁電復(fù)合材料的化學(xué)式為：(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.1。

上述層狀磁電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按化學(xué)式(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃將分析純的K₂CO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Nb₂O₅、Sb₂O₅和Ta₂O₅配制后通過球磨21小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)910℃預(yù)燒2小時(shí)，得到塊狀產(chǎn)品，然后將塊狀產(chǎn)品粉碎后過120目篩，得到(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體；

(2)按化學(xué)式式Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88將分析純的NiO、CuO、ZnO和Fe₂O₃配制后通過球磨5小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)790℃預(yù)燒2小時(shí)，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩，得到Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體；

(3)向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體質(zhì)量8％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末；向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體質(zhì)量8％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末；其中，PVA粘合劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％的聚乙烯醇水溶液。

(4)按照化學(xué)式(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/

xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.1，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中成型，然后采用冷等靜壓工藝在250MPa下壓制；其中，2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式具體為：從上向下按照(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末2、(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1的順序壘疊在一起。

(5)在溫度為550℃下保溫3小時(shí)排除PVA粘合劑后再于1060℃下燒結(jié)2小時(shí)成瓷，得到KNN基層狀磁電復(fù)合材料。

圖1為復(fù)合材料0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，上層為(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1，中間層為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末2，下層為(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1。

由圖2可以看出，復(fù)合材料具有高的居里溫度(233℃)。

由圖6可以看出，復(fù)合材料具有優(yōu)異的鐵電性能，飽和極化強(qiáng)度為31.2μC/cm²。

由圖10可以看出，復(fù)合材料具有明顯的鐵磁性能，飽和磁化強(qiáng)度為6.9emu/g。

由圖14可以看出，復(fù)合材料致密性良好，無明顯大氣孔存在，兩相晶粒尺寸均勻，均在微米數(shù)量級(jí)。

實(shí)施例2

層狀磁電復(fù)合材料的化學(xué)式為：(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.2。

上述層狀磁電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按化學(xué)式(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃將分析純的K₂CO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Nb₂O₅、Sb₂O₅和Ta₂O₅配制后通過球磨22小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)920℃預(yù)燒3小時(shí)，得到塊狀產(chǎn)品，然后將塊狀產(chǎn)品粉碎后過120目篩得到(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體；

(2)按化學(xué)式式Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88將分析純的NiO、CuO、ZnO和Fe₂O₃配制后通過球磨6小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)800℃預(yù)燒3小時(shí)，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體；

(3)向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體質(zhì)量10％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末；向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體質(zhì)量10％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末；其中，PVA粘合劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％的聚乙烯醇水溶液。

(4)按照化學(xué)式(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/

xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.2，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中成型，然后采用冷等靜壓工藝在250MPa下壓制；其中，2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式具體為：從上向下按照(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末2、(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1的順序壘疊在一起。

(5)在溫度為570℃下保溫4小時(shí)排除PVA粘合劑后再于1070℃下燒結(jié)3小時(shí)成瓷，得到KNN基層狀磁電復(fù)合材料。

圖1為復(fù)合材料0.9(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.1Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖3可以看出，復(fù)合材料具有高的居里溫度(236℃)。

由圖7可以看出，復(fù)合材料具有優(yōu)異的鐵電性能，飽和極化強(qiáng)度為30.4μC/cm²。

由圖11可以看出，復(fù)合材料具有高的鐵磁性能，磁電耦合系數(shù)為12.6emu/g。

由圖15可以看出，復(fù)合材料致密性良好，無明顯氣孔存在，兩相晶粒尺寸均勻，均在微米數(shù)量級(jí)。

實(shí)施例3

層狀磁電復(fù)合材料的化學(xué)式為：(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.3。

上述層狀磁電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按化學(xué)式(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃將分析純的K₂CO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Nb₂O₅、Sb₂O₅和Ta₂O₅配制后通過球磨23小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)930℃預(yù)燒4小時(shí)，得到塊狀產(chǎn)品，然后將塊狀產(chǎn)品粉碎后過120目篩得到(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體；

(2)按化學(xué)式式Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88將分析純的NiO、CuO、ZnO和Fe₂O₃配制后通過球磨7小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)810℃預(yù)燒4小時(shí)，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體；

(3)向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體質(zhì)量12％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末；向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體質(zhì)量12％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末；其中，PVA粘合劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％的聚乙烯醇水溶液。

(4)按照化學(xué)式(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/

xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.3，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中成型，然后采用冷等靜壓工藝在250MPa下壓制；其中，2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式具體為：從上向下按照(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末2、(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1的順序壘疊在一起。

(5)在溫度為590℃下保溫5小時(shí)排除PVA粘合劑后再于1080℃下燒結(jié)3.5小時(shí)成瓷，得到KNN基層狀磁電復(fù)合材料。

圖1為復(fù)合材料0.7(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.3Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖4可以看出，復(fù)合材料具有較高的居里溫度(238℃)。

由圖8可以看出，復(fù)合材料具有較高的鐵電性能，飽和極化強(qiáng)度為28.5μC/cm²。

由圖12可以看出，復(fù)合材料具有較高的鐵磁性能，飽和磁化強(qiáng)度為18.9emu/g。

由圖16可以看出，復(fù)合材料致密性良好，無明顯氣孔存在，兩相晶粒尺寸均勻，均在微米數(shù)量級(jí)。

實(shí)施例4

層狀磁電復(fù)合材料的化學(xué)式為：(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.4。

上述層狀磁電復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按化學(xué)式(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃將分析純的K₂CO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Nb₂O₅、Sb₂O₅和Ta₂O₅配制后通過球磨24小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)940℃預(yù)燒5小時(shí)，得到塊狀產(chǎn)品，然后將塊狀產(chǎn)品粉碎后過120目篩得到(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體；

(2)按化學(xué)式式Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88將分析純的NiO、CuO、ZnO和Fe₂O₃配制后通過球磨8小時(shí)混合均勻，然后烘干，過篩，壓塊，再經(jīng)820℃預(yù)燒5小時(shí)，得到塊狀固體，然后將塊狀固體粉碎后過120目篩得到Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體；

(3)向(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體中加入(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉體質(zhì)量15％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末；向Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體中加入Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉體質(zhì)量15％的PVA粘合劑后造粒，再經(jīng)60目篩網(wǎng)過篩，得到粒徑均勻的Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末；其中，PVA粘合劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％的聚乙烯醇水溶液。

(4)按照化學(xué)式(1-x)(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/

xNi_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88，其中x為Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，且x＝0.4，將(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末和Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末按照2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式在模具中成型，然后采用冷等靜壓工藝在250MPa下壓制；其中，2-2復(fù)合的壘層疊加排列方式具體為：從上向下按照(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1、Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88粉末2、(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃粉末1的順序壘疊在一起。

(5)在溫度為600℃下保溫6小時(shí)排除PVA粘合劑后再于1090℃下燒結(jié)4小時(shí)成瓷，得到KNN基層狀磁電復(fù)合材料。

圖1為復(fù)合材料0.6(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/0.4Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88的結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖5可以看出，復(fù)合材料具有較高的居里溫度(242℃)。

由圖9可以看出，復(fù)合材料具有高的鐵電性能，飽和極化強(qiáng)度為25.1μC/cm²。

由圖13可以看出，復(fù)合材料具有優(yōu)異的鐵磁性能，飽和磁化強(qiáng)度為25.7emu/g。

由圖17可以看出，復(fù)合材料致密性良好，無明顯氣孔存在，兩相晶粒尺寸均勻，均在微米數(shù)量級(jí)。

本發(fā)明制得的2-2型磁電復(fù)合材料，通過將鐵電相粉體和鐵磁相粉體按照壘層疊加的方式使其共燒在一起的磁電復(fù)合材料。此種結(jié)構(gòu)可較大范圍調(diào)整壓磁相的含量，使磁電電壓系數(shù)得到大幅度提高。由于電阻率很高的鐵電相層可以完全阻斷磁性相層的連通，使得材料整體的漏電流較小，有利于材料磁電性能的提高。

本發(fā)明2-2型(層狀)磁電復(fù)合材料彌補(bǔ)了0-3型的不足，提高了電阻率，降低了漏電流，從而提高了復(fù)合材料的鐵電性能和鐵磁性能。

(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃是一種壓電性材料，具有較高的居里溫度和優(yōu)異的壓電性能。Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88是一種典型的軟鐵磁材料，具有高的磁導(dǎo)率和低的磁損耗，并具有低溫?zé)Y(jié)的優(yōu)點(diǎn)。磁電復(fù)合材料(K_0.45Na_0.55)_0.98Li_0.02(Nb_0.77Ta_0.18Sb_0.05)O₃/Ni_0.37Cu_0.20Zn_0.43Fe_1.92O_3.88通過疊層累加、冷等靜壓的方法將鐵電相和鐵磁相壓制成型，低溫共燒技術(shù)復(fù)合而成，同時(shí)兼有高居里溫度，高的鐵電性和鐵磁性能。