DOI: 10.1016/j.matchar.2021.110880

多铁性复合材料以其出色的铁电和铁磁特性而备受关注。本研究首次通过静电纺丝法合成了一维核-壳结构的CoFe2O4/Ba（Zr0.2Ti0.8）O3-0.5（Ba0.7Ca0.3）TiO3（CFO@BZCT）多铁复合材料。研究了静电纺丝工艺对复合纤维性能的影响。为此，采用了两种不同的方法：使用同轴喷嘴对核和壳溶液进行静电纺丝，以及对含有CFO纤维的BZCT溶液（三种浓度分别为2、4和8g/100ml溶液）进行静电纺丝。在高达900℃的煅烧温度下，所有样品的纤维形态得以保持。煅烧的复合材料结晶为尖晶石钴铁氧体和钙钛矿BZT-0.5BCT相。通过TEM分析证实了复合材料的纳米结构和核-壳结构。利用温度依赖型SQUID测量研究了CFO和BZCT相的磁电耦合，其中在100℃时铁电相变引起磁化强度的变化。通过第一种方法合成的样品的低饱和磁化强度和介电常数分别为6.7emu/g和300±10，而对于第二种方法，这些值分别上升至36.8emu/g和400±30。两种方法的比较表明，通过第一种方法合成的样品具有较大的纤维直径、多孔纤维和较低的铁性。

图1.静电纺丝制备CFO@BZCT/PVP纤维的示意图：（a）CFO和BZCT溶液的同轴静电纺丝，（b）静电纺丝含有分散CFO纤维的BZCT溶液。

图2.电纺纤维的DSC、TGA和DTG图：（a）BZCT/PVP和（b）CFO/PVP。

图3.电纺纤维的SEM图像和相关的纤维直径分布图：（a）S-CFO@BZCT/PVP，（b）F2-CFO@BZCT/PVP，（c）F4-CFO@BZCT/PVP，以及（d）F8-CFO@BZCT/PVP。每个SEM图像的比例尺为2μm。

图4.在700℃下煅烧的电纺纤维的SEM图像和相关的纤维直径分布图：（a）S-CFO@BZCT-700，（b）F2-CFO@BZCT-700，（c）F4-CFO@BZCT-700和（d）F8-CFO@BZCT-700。每个SEM图像的比例尺为2μm。

图5.在900℃下煅烧的电纺纤维的SEM图像和相关的纤维直径分布图：（a）S-CFO@BZCT-900，（b）F2-CFO@BZCT-900，（c）F4-CFO@BZCT-900和（d）F8-CFO@BZCT-900。每个SEM图像的比例尺为1µm。

图6.在700℃下煅烧的纤维的TEM图像：（a）S-CFO@BZCT-700，（b）F4-CFO@BZCT-700。（c）F4-CFO@BZCT-700的HRTEM图像，以及不同部分的FFT图谱。

图7.不同样品在700℃下煅烧以及F4-CFO@BZCT在900℃下煅烧的XRD图谱。相图例：α=BZT-0.5BCT和θ=CoFe2O4。

图8（a）PMMA和BZCT-900/PMMA，（b）F8-CFO@BZCT/PMMA和（c）S-CFO@BZCT/PMMA的介电常数与频率的关系曲线。对于复合样品，在900℃下煅烧的三种不同浓度（3、5、7vol％）的纤维分散在PMMA基质中。

图9（a）通过VSM获得的CFO和在700℃下煅烧的复合多铁纤维的磁化场曲线。（b）F8-CFO@BZCT-900的磁矩与温度的关系。