项目名称: 多铁性金属有机骨架材料铁弹性及力磁电耦合效应研究

项目编号: No.51502229

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 张志英

作者单位: 武汉理工大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 力磁电耦合效应是多铁性材料领域的前沿和热点研究问题之一。本项目提出通过外加磁场的共振超声波谱法和动态机械分析法研究不同磁场强度(0 - 5 T)高频 (0.1 - 1.5 MHz) 低应力应变及低频(0.1 – 100 Hz)高应力应变条件下多铁性金属有机骨架材料在超低温至室温(5 - 300 K) 范围内弹性性能与铁弹、铁磁与铁电转变的内在关系及力磁电耦合效应。探究磁场强度和频率作用机制,揭示结构转变、磁性转变和氢键无序-有序转变规律及力磁电耦合强弱。另外,通过X射线衍射法研究低温至室温(150 - 300 K)范围内的相结构,利用晶格参数变化,基于朗道理论,分析力磁电耦合效应。通过本项目的研究可以丰富力磁电耦合研究体系与内容,结合磁场、频率的影响、弹性性能及结构研究,进一步揭示力磁电耦合效应的规律,为发展高温单相具有强力磁电耦合效应及优良机械性能的多铁性材料提供重要的理论和实验依据。

中文关键词: 单相多铁性材料;多铁性;铁弹;磁电耦合效应;应变效应

英文摘要: Coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty are in the research frontier and among the hot topics in the fields of multiferroics. This work will focus on the investigation of elastic properties of multiferroic metal-organic frameworks (MOFs) associated with the ferroelastic, ferromagnetic and ferroelectrical transitions and the coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty, using Resonant Ultrasound Spectroscopy (RUS) with applied magnetic field of zero to 5 T, under high frequencies (0.1 – 1.5 MHz), high stress and strain, and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) under low frequencies (0.1 – 100 Hz), low stress and strain, within the temperature range of 5 K to 300 K. Effects of magnetic field and frequency on the structural transition, magnetic transition and the disorder-order transition of hydrogen bonds will be studied, and the coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty will be investigated. Moreover, X-ray diffraction (XRD) will be used to study the structures within the temperature range of 150 K to 300 K and structure parameters will be determined. Based on Landau theory, the coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty will be studied. This work will enrich and broaden the investigations of coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty in different multiferroic materials. With the combined study of effects of magnetic field and frequency, and the investigation of elastic properties and structures, this work will provide important theoretic and experimental basis for the development of single-phase multiferroic materials with strong coupling effects of ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricty as well as excellent mechanical properties.

英文关键词: single phase multiferroic material;multiferroics;ferroelasticity;magnetoelectrical effect;strain effect

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