Ferroelectric-ferromagnetic composites of based on Pb(Fe1/2Nb1/2)O3

• Autorzy: Bochenek D. , Niemiec P. , Chrobak A. , Ziółkowski G. , Zachariasz R.

Warianty tytułu

PL

Ferroelektryczno-ferromagnetyczne kompozyty na bazie Pb(Fe1/2Nb1/2)O3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ferroelectric ferromagnetic composites based on ferroelectromagnetic PbFe1/2Nb1/2O3 powder and ferrite powder (zinc -nickel ferrite-NiZnFe and zinc manganese ferrite -MnZnFe) were obtained in the presented study. The volume fraction of ferroelectromagnetic powder in the composite PFN-MnZnFe was equal to 90%, while the ferrite powder fraction was 10%. Synthesis of the components of the ferroelectric ferromagnetic composite was done by the powder calcination method. Final densification was done by the pressureless sintering method. On the obtained ferroelectric ferromagnetic composites, XRD investigations were performed as well as investigations of the microstructure, EDS, dielectric, magnetic, internal friction and electrical hysteresis loop. The results of these investigations have shown that the combination of ferroelectromagnetic PFN with magnetic ferrite caused an increase in the value of the dielectric permittivity of the composite. Therefore, the addition of the ferrite (Ni1-xZnxFe2O4, Mn1-xZnxFe2O4) as an additional component improves the magnetic properties of the PFN-ferrite composite. Taking into account the fact that the electric conductivity of zinc manganese ferrite (MnZnFe) is higher than the zinc nickel ferrite (NiZnFe), it seems to be a better material for obtaining composites based on ferrite and PFN powders.

PL

W pracy otrzymano ferroelektryczno ferromagnetyczne kompozyty na bazie ferroelektromagnetycznego proszku PbFe1/2Nb1/2O3 oraz proszku ferrytowego (ferrytu niklowo-cynkowego NiZnFe oraz ferrytu manganowo cynkowego MnZnFe). W kompozycie PFN-MnZnFe ferroelektromagnetyczny proszek PFN stanowił 90%, natomiast proszek ferrytowy stanowił 10%. Syntetyzowanie składników kompozytów przeprowadzono metodą kalcynacji proszków, natomiast zagęszczanie (spiekanie) zsyntetyzowanego kompozytowego proszku metodą spiekania swobodnego. Przeprowadzono badania rentgenowskie, mikrostrukturalne, EDS, dielektryczne, magnetyczne, tarcia wewnętrznego oraz elektrycznej pętli histerezy. Przeprowadzone badania wykazały, że połączenie ferroelektromagnetyka PFN z magnetycznym ferrytem wywołuje zwiększenie wartości przenikalności elektrycznych kompozytu. Dodatkowe czynniki magnetyczne w postaci ferrytu (Ni1-xZnxFe2O4, Mn1-xZnxFe2O4) zwiększają magnetyczne właściwości kompozytu PFN-ferryt. Ze względu na dużo wyższe przewodnictwo elektryczne ferrytu cynkowo-manganowego MnZnFe do projektowania kompozytów na bazie ferroelektrycznego proszku i proszku ferrytowego należy stosować ferryty cynkowo-niklowe (NiZnFe).

Słowa kluczowe

EN

ferroelectromagnetics; multiferroics; ferroelectric-ferromagnetic compositec; PFN ceramics; ferrites

PL

ferroelektromagnetyki; multiferroiki; ferroelektryczno-ferromagnetyczne kompozyty; ceramika PFN; ferryty

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 1
• Strony: 59--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bochenek D.

autor

Niemiec P.

autor

Chrobak A.

autor

Ziółkowski G.

autor

Zachariasz R.

• University of Silesia, Department of Materials Science, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, Poland,

Bibliografia

• [1] Wang K.F., Liu J.-M., Ren Z.F., Multiferroicity: the coupling between magnetic and polarization orders, Adv. Phys. 2009, 58, 4, 321-448.
• [2] Schmid H., Some symmetry aspects of ferroics and single phase multiferroics, J Phys.: Condens Matter 2008, 20, 434201, 1-24.
• [3] Raymond O., Font R., Suarez-Almodovar N., Portelles J., Siqueiros J.M., Frequency-temperature response of ferroelectromagnetic PbFe1/2Nb1/2O3 ceramics obtained by different precursors. Part II. Impedance spectroscopy characterization, J. Appl. Phys. 2005, 97, 084108, 1-8.
• [4] Bochenek D., Relations between physical properties of the biferroic Pb(Fe1-xNbx)O3 ceramics and their composition change, Eur. Phys. J.-Spec. Top. 2008, 154, 15-18.
• [5] Khomskii D., Physics 2009, 2, 20.
• [6] Raymond O., Font R., Suarez N., Portelles J., Siqueiros J.M., Effects of two kinds of FeNbO4 precursors in the obtainment and dielectric properties of PFN ceramics, Ferroelectrics 2003, 294 141-153.
• [7] Majumder S.B., Bhattacharyya S., Katiyar R.S., Manivannan A., Dutta P., Seehra M.S., Dielectric and magnetic properties of sol-gel-derived lead iron niobate ceramics, J. Appl. Phys. 2006, 99, 024108, 1-9.
• [8] Bochenek D., Surowiak Z., Influence of admixtures on the properties of biferroic Pb(Fe0.5 Nb0.5)O3 ceramics, Phys Status. Solidi. 2009, A 206, 12, 2857-2865.
• [9] Penchal Reddy M., Madhuri W., Ramamanohar Reddy N., Siva Kumar K.V., Murthy V.R.K., Ramakrishna Reddy R., Magnetic properties of Ni-Zn ferrites prepared by microwave sintering method, J. Electroceram. 2012, 28, 1-9.
• [10] Bochenek D., Surowiak Z., Krok-Kowalski J., Poltierova-Vejpravova J., Influence of the sintering conditions on the physical proprieties of the ceramic PFN multiferroics, J. Electroceram. 2010, 25, 122-129.
• [11] Bochenek D., Zachariasz R., PFN ceramics synthesized by a two-stage method, Arch. Metall. Mater. 2009, 54, 903-910.