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压电/压磁层状复合材料的制备及磁电性能研究

【摘要】:层状磁电复合材料通常比单相磁电材料和颗粒磁电复合材料具有更好的性能,特别是圆筒层状磁电复合材料在室温下就表现出较优的磁电性能。为了增强磁电耦合效应,提高磁电转换系数,同时拓宽磁电复合材料的使用范围,本文分别从多频与零偏压现象入手,采用化学镀法制备高度和直径相差不大的圆筒层状磁电复合材料,分析其谐振模式以及尺寸因素对磁电性能的影响规律;利用磁致伸缩复合材料制备平板层状磁电复合材料,分析对称和非对称结构下梯度磁化对磁电性能的影响。研究结果表明:Ni/Pb(Zr,Ti)O3/Ni圆筒层状磁电复合材料的高度、直径和厚度对其磁电性能有显著影响。交变磁场频率在1至160 k Hz范围内,径向和轴向磁电转换系数均出现了三个明显的谐振峰,三个谐振峰分别是由径向振动、轴向振动以及两者的耦合振动引起。径向和轴向两种振动模式间的耦合作用使磁电复合材料谐振频率下的磁电性能增强或减弱;其次,和由均匀的磁致伸缩材料与压电材料构成的磁电复合材料相比,Fe Co/Ni/Pb(Zr,Ti)O3、Ni/Fe Co/Pb(Zr,Ti)O3和Fe Ni/Fe Co/Pb(Zr,Ti)O3等非对称及相应对称结构的梯度磁化磁电复合材料,由于两种磁致伸缩材料磁导率和矫顽力的不同使其内部产生感应磁场,导致在零偏置磁场下磁电转换系数不为零,且在低频下最佳偏置磁场对应的磁电转换系数增大。同时,磁致伸缩复合材料性能以及梯度复合次序对磁电复合材料的性能有很大的影响,其中Fe Co/Ni/Pb(Zr,Ti)O3/Ni/Fe Co对称结构的磁电复合材料在低频下的磁电转换系数最大。在谐振频率下,梯度磁化磁电复合材料的磁电性能整体下降。

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