異型磁電復(fù)合材料的一些理論與實驗研究.pdf

1、磁電效應(yīng)定義為:材料由于電場誘導(dǎo)的磁化改變或由磁場誘導(dǎo)的電極化改變。自然界中具有磁電效應(yīng)的單相材料十分稀缺，并且它們的磁電響應(yīng)很微弱且只能在一些極端的溫度條件下才能實現(xiàn)?？茖W(xué)家們便利用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)和鐵電材料的壓電效應(yīng)組合構(gòu)成的復(fù)合材料產(chǎn)生需要的磁電效應(yīng)。因此磁電復(fù)合材料的磁電效應(yīng)是通過界面之間的彈性耦合導(dǎo)致的乘積效應(yīng)引起。這種復(fù)合材料有著豐富的應(yīng)用前景，包括低頻下存在的巨大磁電效應(yīng)，彎曲和機(jī)電頻率下磁電耦合的增強，靜電場和靜磁

2、場下對鐵性體序參量的調(diào)控，等。這類磁電復(fù)合材料在磁場傳感器，信號處理設(shè)備，和能量收集器的應(yīng)用已見諸報導(dǎo)。
　　研究較多的多鐵性磁電復(fù)合材料主要有以下幾種模型:0-3型顆粒復(fù)合材料，2-2型層狀復(fù)合材料和1-3型纖維復(fù)合材料。這些模型的提出與制備使得磁電復(fù)合材料的磁電響應(yīng)有了重大的突破。此后物理學(xué)家們又提出了相應(yīng)的理論模型來解釋實驗中觀察到的現(xiàn)象。其中研究較為廣泛的理論模型有基于彈性力學(xué)和電磁學(xué)理論的彈性力學(xué)解法和基于格林函數(shù)的多散

3、射解法以及微觀力學(xué)解法。
　　本文首先對最近引起較多關(guān)注的異型磁電復(fù)合材料的研究進(jìn)展做了一些簡要的介紹。
　　通過對前人研究成果的總結(jié)和筆者對異型磁電復(fù)合材料的理解設(shè)計了一種較為新穎的異型磁電復(fù)合材料。樣品由壓電材料Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT-5H)和鐵磁材料錳鋅鐵氧體(Mn-Zn ferrites)組成。一共制作了4組樣品進(jìn)行對照試驗。新設(shè)計的異型磁電復(fù)合材料更加容易發(fā)生彎曲應(yīng)變，并且材料在彎曲振動模式下

4、的彎曲振動頻率很低。樣品的磁電電壓系數(shù)在磁場強度較低時隨磁場強度的增大呈近乎線性的變化。筆者的其中一個樣品在零偏置磁場下交流磁場頻率為271 Hz時，磁電電壓系數(shù)為6.938 V/cm Oe;當(dāng)將直流磁場調(diào)整為136 Oe時，一個樣品在諧振頻率256 Hz時的磁電電壓系數(shù)可以高達(dá)11.3 V/cm Oe。由此筆者在很低的頻率下實現(xiàn)了較大的磁電響應(yīng)，這為樣品在未來的磁電多功能材料中的應(yīng)用提供了可能。
　　最后筆者理論探討了彎曲模式下