Nanopowders of ferroic oxides for magnetoelectric composites

TEM images, quantitative particle size distribution analysis, and SAED patterns indexed as NiFe2O4 spinel of the a mechanosynthesized powder and b after a thermal treatment at 800C

Piezoelectric oxides are currently being considered in combination with magnetic materials for the development of magnetoelectric composites, in which stress transfer across the interface is a key issue. In this context, we report here a detailed study of the mechanochemical activation processes of the ferroelectric perovskite BiScO3–PbTiO3 and of the ferrimagnetic spinel NiFe2O4. Highly sinterable, single-phase nanopowders of both ferroic oxides are synthesised, and used for the reparation of highdensity materials and two-phase composites by hot pressing. Emphasis is put on studying chemical reactions at and interdiffusion across the interface between the two phases using high spatial resolution techniques such as micro X-ray diffraction and piezoresponse force microscopy. The feasibility of preparing magnetoelectric composites by this approach is demonstrated, for which the necessity of controlling physicochemical processes at the interface is key to obtain functionality.

H. Amorín, T. Hungría, A. R. Landa-Cánovas, M. Torres, M. Dollé, M. Alguero & A. Castro; “Nanopowders of ferroic oxides for magnetoelectric composites” J. Nanopart. Res. (2011) 13:4189–4200. DOI 10.1007/s11051-011-0363-6

Imágenes TEM, análisis de la distribución de tamaños de partícula, y diagramas SAED indexados en la fase espinela NiFe2O4 de (a) un polvo mecanosintetizado y (b) después de un tratamiento térmico a 800C

Los óxidos piezoelectricos, en combinación con materiales magnéticos, son materiales de actualidad considerados para el desarrollo de composites magnetoeléctricos, en los que la transferencia de stress a través de la intercara es un punto clave. En este contexto, informamos aquí de un detallado estudio de los procesos de activación mecanomecánica de la perovskita ferroeléctrica BiScO3–PbTiO3 y de la espinela ferrimagnética NiFe2O4. Nanopolvos monofase altamente sinterizables han sido sintetizados y usados en la preparación de materiales de alta densidad y composites de dos fases por “hot pressing”. Se ha hecho énfasis en el estudio de las reacciones químicas y en la interdifusión a través de la intercara entre dos fases usando técnicas de alta resolución espacial como micro-difracción de rayos X y microscopía de fuerzas de piezorespuesta. Se ha demostrado la viabilidad de la preaparación de composites magnetoeléctricos por este método, para lo cual es clave la necesidad de controlar los procesos físico-químicos en la intercara para obtener la funcionalidad.

H. Amorín, T. Hungría, A. R. Landa-Cánovas, M. Torres, M. Dollé, M. Alguero & A. Castro; “Nanopowders of ferroic oxides for magnetoelectric composites” J. Nanopart. Res. (2011) 13:4189–4200. DOI 10.1007/s11051-011-0363-6

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