搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Fe3O4纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合材料磁电容效应的研究

李圣昆 唐军 毛宏庆 王明焕 陈国彬 翟超 张晓明 石云波 刘俊

引用本文:
Citation:

Fe3O4纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合材料磁电容效应的研究

李圣昆, 唐军, 毛宏庆, 王明焕, 陈国彬, 翟超, 张晓明, 石云波, 刘俊

Effect of magnetic capacitance in the Fe3O4 nanopartides and polydimethylsiloxane composite material

Li Sheng-Kun, Tang Jun, Mao Hong-Qing, Wang Ming-Huan, Chen Guo-Bin, Zhai Chao, Zhang Xiao-Ming, Shi Yun-Bo, Liu Jun
PDF
导出引用
  • 提出了一种以Fe3O4纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷(PDMS)组成的复合材料为介质的平行板磁电容结构,并对其产生的磁电容效应的特点以及影响磁电容效应的因素进行了研究. 对不同粒径的Fe3O4纳米颗粒按不同比例与PDMS混合形成的复合材料进行了测试. 研究表明,与无磁场情况相比,在外磁场作用下,Fe3O4纳米颗粒/PDMS复合材料的电容值和介电损耗均发生了改变,产生了磁电容效应. 由该复合材料磁电容效应所产生的电容变化量随着纳米颗粒混合浓度的增大而增大,并且当纳米颗粒粒径尺寸大于常温超顺磁临界尺寸时,材料的电容变化量随着颗粒尺寸的减小而增大.
    In this paper, a parallel plate structure for the magnetic capacitor applications is presented, which consists of hybrid materials of Fe3O4 nanoparticles with polydimethylsiloxane (PDMS) as the dielectric medium. By changing the nanoparticle sizes and concentrations in PDMS, the magnetic-capacitance effect of the designed structure is investigated, and some key factors which may affect the performances are studied. It can be concluded from the results that a clear magnetic-capacitance coupling effect is observed by putting the designed Fe3O4 nanoparticles and PDMS hybrid material in or out of a magnetic field. Meanwhile, as we increase the concentration of the nanoparticles, an increase of capacitance variation may be observed. If the nanoparticle sizes are bigger than the critical dimension of the super-paramagnetic effect, the capacitance variations is increased as the nanoparticle size increases.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:51105345)、国家自然科学基金(批准号:91123016,61171056)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB723404)和教育部高等学校博士学科点青年教师基金(批准号:2011420120003)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51105345), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 91123016, 61171056), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2012CB723404), and the Young Teachers Fund for the Doctoral Program of Institution of Higher Education of Ministry of Education of China (Grant No. 2011420120003).
    [1]

    Wang W, Luo X B, Zhang N, Ma Q Y 2011 Sensors Actuat. A 171 020248

    [2]

    Nan C W, Bichurin M I, Dong S X, Viehland D, Srinivasan G 2008 J. Appl. Phys. 103 031101

    [3]

    Jang H M, Park J H, Sangwoo R, Shannigrahi S R 2008 Appl. Phys. Lett. 93 252904

    [4]

    Wang W, Luo X B, Yang L J 2011 Acta Phys. Sin. 60 107702 (in Chinese)[王巍, 罗小彬, 杨丽洁 2011 物理学报 60 107702]

    [5]

    Huang Z J, Cao Y, Sun Y Y, Xue Y Y, Chu C W 1997 Phys. Rev. B 56 2623

    [6]

    Kimura T, Kawamoto S, Yamada I, Azuma M, Takano M 2003 Phys. Rev. B 67 180401

    [7]

    Goto T, Kimura T, Lawes G, Ramirez A P, Tokura Y 2004 Phys. Rev. Lett. 92 257201

    [8]

    Catalan G 2006 Appl. Phys. Lett. 88 102902

    [9]

    Parish M M, Littlewood P B 2008 Phys. Rev. Lett. 101 166602

    [10]

    Castel V, Brosseau C 2008 Appl. Phys. Lett. 92 233110

    [11]

    Banerjee S, Hajra P, Bhaumik A, Chakravorty D 2012 Mater. Lett. 79 65

    [12]

    Zang H D, Wang J G, Li M X, He L, Liu Z T, Zhang D Q, Hu B 2013 J. Phys. Chem. B 117 14136

    [13]

    Kim D K, Zhang Y, Voit W, Rao K V, Kehr J, Bjelke B M 2001 Scripta Mater. 44 081713

    [14]

    Diez P, Villalonga R, Villalonga M L, Pingarron J M 2012 J. Colloid Interf. Sci. 386 010181

    [15]

    Gupta A K, Wells S 2004 IEEE Trans. NanoBiosci. 3 010066

    [16]

    Muhammad Z Y, Yu J, Hou Y L, Gao S 2013 Chin. Phys. B 22 058702

    [17]

    Fleissner G, Stahl B, Falkenberg G 2007 J. Ornithol. 148 020643

    [18]

    Deshpande K S, Kuddannaya S, Staginus J, Thne P C, Louis C P M, Smet d, Joop H, Horst T, Luuk A M, Wielen V D 2012 Biochem. Eng. J. 67 111

    [19]

    Bianco M, Viola I, Cezza M, Pietracaprina F, Gigli G, Rinaldi R, Arima V 2012 Microfluid. Nanofluid. 13 399

    [20]

    Zhao J, Zhang G Y, Shi D X 2013 Chin. Phys. B 22 057701

    [21]

    He L X, Tjong S C 2013 Nanoscale Res. Lett. 8 132

    [22]

    Pan F, Ding B F, Fa T 2011 Acta Phys. Sin. 60 108501 (in Chinese) [潘峰, 丁斌峰, 法涛 2011 物理学报 60 108501]

  • [1]

    Wang W, Luo X B, Zhang N, Ma Q Y 2011 Sensors Actuat. A 171 020248

    [2]

    Nan C W, Bichurin M I, Dong S X, Viehland D, Srinivasan G 2008 J. Appl. Phys. 103 031101

    [3]

    Jang H M, Park J H, Sangwoo R, Shannigrahi S R 2008 Appl. Phys. Lett. 93 252904

    [4]

    Wang W, Luo X B, Yang L J 2011 Acta Phys. Sin. 60 107702 (in Chinese)[王巍, 罗小彬, 杨丽洁 2011 物理学报 60 107702]

    [5]

    Huang Z J, Cao Y, Sun Y Y, Xue Y Y, Chu C W 1997 Phys. Rev. B 56 2623

    [6]

    Kimura T, Kawamoto S, Yamada I, Azuma M, Takano M 2003 Phys. Rev. B 67 180401

    [7]

    Goto T, Kimura T, Lawes G, Ramirez A P, Tokura Y 2004 Phys. Rev. Lett. 92 257201

    [8]

    Catalan G 2006 Appl. Phys. Lett. 88 102902

    [9]

    Parish M M, Littlewood P B 2008 Phys. Rev. Lett. 101 166602

    [10]

    Castel V, Brosseau C 2008 Appl. Phys. Lett. 92 233110

    [11]

    Banerjee S, Hajra P, Bhaumik A, Chakravorty D 2012 Mater. Lett. 79 65

    [12]

    Zang H D, Wang J G, Li M X, He L, Liu Z T, Zhang D Q, Hu B 2013 J. Phys. Chem. B 117 14136

    [13]

    Kim D K, Zhang Y, Voit W, Rao K V, Kehr J, Bjelke B M 2001 Scripta Mater. 44 081713

    [14]

    Diez P, Villalonga R, Villalonga M L, Pingarron J M 2012 J. Colloid Interf. Sci. 386 010181

    [15]

    Gupta A K, Wells S 2004 IEEE Trans. NanoBiosci. 3 010066

    [16]

    Muhammad Z Y, Yu J, Hou Y L, Gao S 2013 Chin. Phys. B 22 058702

    [17]

    Fleissner G, Stahl B, Falkenberg G 2007 J. Ornithol. 148 020643

    [18]

    Deshpande K S, Kuddannaya S, Staginus J, Thne P C, Louis C P M, Smet d, Joop H, Horst T, Luuk A M, Wielen V D 2012 Biochem. Eng. J. 67 111

    [19]

    Bianco M, Viola I, Cezza M, Pietracaprina F, Gigli G, Rinaldi R, Arima V 2012 Microfluid. Nanofluid. 13 399

    [20]

    Zhao J, Zhang G Y, Shi D X 2013 Chin. Phys. B 22 057701

    [21]

    He L X, Tjong S C 2013 Nanoscale Res. Lett. 8 132

    [22]

    Pan F, Ding B F, Fa T 2011 Acta Phys. Sin. 60 108501 (in Chinese) [潘峰, 丁斌峰, 法涛 2011 物理学报 60 108501]

  • [1] 王文彪, 吴鹏, 乔亮, 吴伟, 涂成发, 杨晟宇, 李发伸. γ'-Fe4N软磁复合材料的磁性及损耗特性. 物理学报, 2023, 72(13): 137501. doi: 10.7498/aps.72.20222352
    [2] 朱宏钢, 付明安, 任闯, 高云, 黄忠兵. 钾掺杂三(二苯甲酰甲基)铁的超顺磁性. 物理学报, 2022, 71(8): 087501. doi: 10.7498/aps.71.20212128
    [3] 周勇, 李纯健, 潘昱融. 磁致伸缩/压电层叠复合材料磁电效应分析. 物理学报, 2018, 67(7): 077702. doi: 10.7498/aps.67.20172307
    [4] 李文宇, 霍格, 黄岩, 董丽娟, 卢学刚. 空心Fe3O4纳米微球的制备及超顺磁性. 物理学报, 2018, 67(17): 177501. doi: 10.7498/aps.67.20180579
    [5] 李永超, 周航, 潘丹峰, 张浩, 万建国. Co/Co3O4/PZT多铁复合薄膜的交换偏置效应及其磁电耦合特性. 物理学报, 2015, 64(9): 097701. doi: 10.7498/aps.64.097701
    [6] 施展, 陈来柱, 佟永帅, 郑智滨, 杨水源, 王翠萍, 刘兴军. Terfenol-D/PZT磁电复合材料的磁电相位移动研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017501. doi: 10.7498/aps.62.017501
    [7] 周文亮, 夏坤, 许达, 仲崇贵, 董正超, 方靖淮. 应变作用下量子顺电材料EuTiO3的磁电性质. 物理学报, 2012, 61(9): 097702. doi: 10.7498/aps.61.097702
    [8] 鲍丙豪, 骆英. 纵向极化与磁化叠层复合材料磁电效应理论及计算. 物理学报, 2011, 60(6): 067504. doi: 10.7498/aps.60.067504
    [9] 毕科, 艾迁伟, 杨路, 吴玮, 王寅岗. Ni/Pb(Zr,Ti)O3/TbFe2层状复合材料的谐振磁电特性研究. 物理学报, 2011, 60(5): 057503. doi: 10.7498/aps.60.057503
    [10] 潘峰, 丁斌峰, 法涛, 成枫锋, 周生强, 姚淑德. Fe离子注入ZnO生成超顺磁纳米颗粒. 物理学报, 2011, 60(10): 108501. doi: 10.7498/aps.60.108501
    [11] 王巍, 罗小彬, 杨丽洁, 张宁. 层状磁电复合材料谐振频率下的巨磁电容效应. 物理学报, 2011, 60(10): 107702. doi: 10.7498/aps.60.107702
    [12] 雷洁梅, 吕柳, 刘玲, 许小亮. 多孔SiO2包裹磁性纳米颗粒Fe3O4的制备与表征. 物理学报, 2011, 60(1): 017501. doi: 10.7498/aps.60.017501
    [13] 马静, 施展, 林元华, 南策文. 准2-2型磁电多层复合材料的磁电性能. 物理学报, 2009, 58(8): 5852-5856. doi: 10.7498/aps.58.5852
    [14] 曹鸿霞, 张 宁. 过渡族元素掺杂BaTiO3-Tb1-xDyxFe2-y层状复合材料中的磁电效应. 物理学报, 2008, 57(10): 6582-6586. doi: 10.7498/aps.57.6582
    [15] 周剑平, 施 展, 刘 刚, 何泓材, 南策文. 铁电/铁磁1-3型结构复合材料磁电性能分析. 物理学报, 2006, 55(7): 3766-3771. doi: 10.7498/aps.55.3766
    [16] 万 红, 谢立强, 吴学忠, 刘希从. TbDyFe/PZT层状复合材料的磁电效应研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3872-3877. doi: 10.7498/aps.54.3872
    [17] 李发伸, 王 涛, 王 颖. H2O2氧化法制备Fe3O4纳米颗粒及与共沉淀法制备该样品的比较. 物理学报, 2005, 54(7): 3100-3105. doi: 10.7498/aps.54.3100
    [18] 施 展, 南策文. 铁电/铁磁三相颗粒复合材料的磁电性能计算. 物理学报, 2004, 53(8): 2766-2770. doi: 10.7498/aps.53.2766
    [19] 都有为, 陈鹏, 朱建民, 邢定钰. 纳米结构ZnxFe3-xO4-α-Fe2O3多晶材料中的巨隧道磁电阻效应. 物理学报, 2001, 50(11): 2275-2277. doi: 10.7498/aps.50.2275
    [20] 都有为, 张毓昌, 陆怀先. 超细Fe3O4的氧化过程. 物理学报, 1981, 30(3): 424-427. doi: 10.7498/aps.30.424
计量
  • 文章访问数:  5023
  • PDF下载量:  741
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-30
  • 修回日期:  2014-01-06
  • 刊出日期:  2014-03-05

/

返回文章
返回