電化學合成同軸電纜結構復合絲及其巨磁阻抗效應的研究.pdf

1、本文在導電性良好的銅絲表面鍍覆軟磁材料,成功地合成出具有顯著巨磁阻抗效應(Giant Magnetic Impedance effect,簡稱GMI)的CoP-Cu復合絲和FeNi-Cu復合絲.鈷磷(CoP)為非晶合金,鐵鎳(FeNi)為坡莫合金. 研究了電沉積條件對CoP軟磁及FeNi坡莫軟磁鍍層的合金組成及磁性能的影響,測試了CoP-Cu、FeNi-Cu兩組復合絲的巨磁阻抗效應隨鐵磁外殼層成分的變化曲線,比較了巨磁阻抗效應與

2、外殼磁性層磁性能之間的關系,鐵磁外殼層磁性越軟,巨磁阻抗效應越顯著.CoP磁性外殼層中P的質量百分比含量為11.5﹪時,復合絲GMI值高達441﹪,磁場靈敏度最高可達0.2﹪/(A/m,)(約16.5﹪/Oe). 研究了復合絲巨磁阻抗效應的磁場響應特性,復合絲巨磁阻抗效應隨磁場的響應出現(xiàn)以下兩種情況:①Co<,85.7>P<,14.3>-Cu、Co<88.5>P<,11.5>-Cu、Co<,89.4>P<,10.6>-Cu與Fe

3、<,40>Ni<,60>-Cu復合絲的巨磁阻抗效應隨磁場的增加先緩慢增加,當達到最高點后又逐漸下降,直至飽和；②另一類復合絲如Co<,89.8>P<,10.2>-Cu、Fe<,12>Ni<,88>-Cu、Fe<,15>Ni<,85>-Cu與Fe<,17>Ni<,83>-Cu的巨磁阻抗效應則隨磁場的增加而單調遞減,直至飽和. 研究了復合絲巨磁阻抗效應的頻譜特性,由于同軸電纜式的特殊結構,復合絲巨磁阻抗效應具有較低的特征頻率及較寬的

4、頻率適用范圍,討論了驅動交流電幅值及添加直流偏置對復合絲巨磁阻抗效應的影響. 研究了復合絲磁性外殼層厚度、銅絲直徑對巨磁阻抗效應的影響,發(fā)現(xiàn)GMI效應隨磁性外殼厚度的增大及銅絲直徑的增大而增大,特征頻率向低頻端移動. 利用:Maxwell方程及LLG動力學方程推導出單軸各向異性復合絲的阻抗表達式,建立了復合絲巨磁阻抗效應的理論模型.經計算,復合絲的巨磁阻抗效應隨外加直流磁場及驅動頻率的變化,均與實驗結果(曲線)相吻合,證

5、實了數(shù)學模型及理論計算的正確性. 計算了復合絲和單質絲的巨磁阻抗效應,計算結果說明,由于采用了同軸電纜結構,復合絲較單質絲的巨磁阻抗效應得到很大的增強,且這種增強效應存在最佳頻率范圍,超出這一范圍增強效應減弱. 計算了復合絲內芯(導電絲)導電率對巨磁阻抗效應的影響,復合絲巨磁阻抗效應隨磁場的變化規(guī)律不受導電絲導電率的影響,但導電率越高,獲得的巨磁阻抗效應越強. 首次從理論上對直徑一定的復合絲進行了優(yōu)化,得到了不同