【摘要】：層狀磁電復(fù)合材料在室溫下具有較好的磁電耦合性能,受到廣泛關(guān)注。為進(jìn)一步增強(qiáng)磁電性能,探究影響層狀磁電復(fù)合材料磁電性能的因素,本文從層狀磁電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)入手,選取不同的磁致伸縮材料,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)因素來制備層狀磁電復(fù)合材料,以分析結(jié)構(gòu)因素對層狀磁電復(fù)合材料磁電性能的影響規(guī)律。本文首先建立理論模型來闡釋磁電電壓系數(shù)與界面耦合系數(shù)的關(guān)系,并利用導(dǎo)電銀膠制備出多層結(jié)構(gòu)的Terfenol-D/PZT磁電復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)中界面缺陷的存在導(dǎo)致界面能量損耗隨著層數(shù)的增多而增加,從而降低了界面耦合系數(shù),并進(jìn)一步導(dǎo)致磁電電壓系數(shù)下降。多層結(jié)構(gòu)Terfenol-D/PZT磁電復(fù)合材料諧振頻率的實(shí)驗(yàn)數(shù)值與理論計(jì)算值十分相符,與層數(shù)無關(guān)。其次,本文還研究了不同應(yīng)力模式對復(fù)合材料磁電性能的影響,分別將Ni片和Fe Co片按不同的順序黏結(jié)到PZT片上,以獲得三種不同的應(yīng)力模式:(i)彎曲應(yīng)力模式(BES),(ii)縱向應(yīng)力模式(LES),(iii)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力模式(TES)。在最佳偏置磁場下,TES模式獲得的磁電電壓系數(shù)最大,在彎曲諧振頻率和縱向諧振頻率下分別為3.97和4.23 V/cm Oe。最后,本文制備出三個完全相同的層狀磁電復(fù)合材料Ni/PZT/Terfenol-D,然后在其兩端黏結(jié)無磁性玻璃片以獲得三種不同的應(yīng)力邊界條件:(i)兩端自由(F-F),(ii)一端固定一端自由(C-F),(iii)兩端固定(C-C)。在1-140 k Hz內(nèi),三種不同邊界條件下實(shí)驗(yàn)獲得的多個諧振頻率與理論計(jì)算值十分相符,并且在C-F模式中存在六個諧振頻率,這使其可以應(yīng)用于多頻器件中,同時使用其中的低諧振頻率可以降低磁致伸縮相的渦流損耗以增加設(shè)備的使用壽命。
【圖文】：

理想情況下磁電材料中的磁電耦合示意圖

研究者們由于理論的限制，均將研究對的居里溫度或者奈爾溫度，以及羸弱的磁電耦合大降低。這就導(dǎo)致了磁電復(fù)合材料制備成為研究概念就由 Tellegen 提出[19]，隨后 Van Suchtelen[20種特殊復(fù)合材料的方案，進(jìn)而由 Van Run[21]等在出的方案是可行的。根據(jù) Van Suchtelen 提出的方的復(fù)合材料，為其應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)元件做好準(zhǔn)備。但當(dāng)時社會上電子器件的應(yīng)用并不廣泛，以至于磁二十多年。 20 世紀(jì) 90 年代以后，由于現(xiàn)代介質(zhì)微觀極化理理論的第一性原理計(jì)算[25]等理論的建立和成熟，的誕生。從而使磁電效應(yīng)和磁電材料等方面的研息的高速發(fā)展使其對功能型電子器件的需求與日求越來越迫切。因此，Science 期刊更是將其作致使磁電效應(yīng)和多鐵體研究的報道迅速增多，，如
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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6 本報記者 陸本

本文編號：2519743