更新时间:2022-01-13 21:15
多铁性材料的研究是材料科学及凝聚态物理中的一个宽广的新领域,蕴含着丰富的材料科学与物理研究课题、以及可预期的广阔应用前景。多铁性材料属于国际热点,也是基础前沿科学问题及具有应用牵引的前沿研究。在这一领域,我国的研究工作在一些方向上与国际水平是同步的,具有自己的研究特色。应该进一步加强我国该领域学者之间的密切交流与合作,整合一支具有创新精神的研究队伍,取长补短,深入研究,集成创新,使我国在该领域的基础研究、新材料研发、技术应用方面取得新的突破。
早在1894年P·居里就利用对称性的理论预测自然界中存在磁电效应。1960年科学家们发现了单晶Cr2O3在80 K到330 K的温度范围内存在磁电效应,由此引发了寻找磁电效应的热潮,并相继在混合钙钛矿型磁性铁电材料,反铁磁材料和亚铁磁材料中发现了极弱的磁电效应。 1970年,Aizu根据铁电、铁磁、铁弹三种性质有一系列的相似点将其归结为一类,提出了铁性材料(ferroics)的概念。1994年瑞士的 Schmid明确提出了多铁性材料(multi-ferroic)的概念,指具有两种或两种以上初级铁性体特征的单相化合物。
单相多铁性磁电材料种类十分有限、磁电效应很微弱、或者可观察到磁电效应的温度很低,无法实际应用。相反,多铁性磁电复合材料可具有室温下的强磁电效应,因而会有实际应用价值。磁电复合材料可分为四种类型:(1) 磁电复合陶瓷,(2) 磁性合金基复合材料,(3) 压电陶瓷-磁性合金-高分子三相复合材料,(4) 纳米结构铁电-磁性氧化物复合薄膜。
总之,磁电多铁性材料具有潜在的巨大的商业应用前景,同时多铁性材料由于磁、电的自旋-晶格耦合而具有丰富的物理内涵,使其吸引了众多科研工作者的极大关注,已成为新的热点。其在基础和应用方面的突破,将有着重要的意义。