本文關鍵詞：PVDF基磁電復合材料及其改性機理研究　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 顆粒復合 誘導磁場 微結構調(diào)控 結構設計 層狀結構

【摘要】：磁電復合材料因具有磁電轉換功能而廣泛應用在濾波器、磁場傳感器、換能器、信息存儲器等方面,目前已成為鐵電、鐵磁功能材料領域研究的熱點。本文以聚偏氟乙烯PVDF基磁電復合材料為研究對象,采用微結構磁場調(diào)控和結構改進兩種方法來提升材料的磁電轉換性能。本文工作對磁場調(diào)控磁電復合材料磁電性能的研究及高性能柔性磁電復合材料的制備具有較好的指導意義。本文首先研究了聚偏氟乙烯PVDF、鋯鈦酸鉛PZT和稀土鐵合金Terfenol-D(TD)三相顆粒磁電復合材料中各相含量與復合材料電學性能的關系�？紤]材料的柔韌性及電學性能,當PVDF與PZT體積比為3:7時,PVDF/PZT復合材料的綜合性能最佳。在此基礎上,添加不同含量的磁致伸縮相材料TD并進行磁電轉換性能測量,實驗結果顯示,三相磁電復合材料的磁電轉換性能隨著TD含量的增加先增大后減小,這是由過低TD導致的磁致伸縮性能差和過高TD導致的滲流而降低壓電性能引起的,當TD含量在7vol%時PVDF/PZT/TD復合材料的磁電轉換系數(shù)達到58mV·cm-1·Oe-1。在磁電復合材料微結構磁場調(diào)控方面,本文采用溶液混合和熱壓成型工藝相結合,通過在熱壓成型過程中施加不同大小的誘導磁場,制備了PVDF/PZT/TD顆粒磁電復合材料。通過對磁電復合材料的壓電性能、介電性能以及磁電轉換性能進行分析,探究了誘導磁場對PVDF/PZT/TD顆粒磁電復合材料電學性能的影響。實驗結果表明,磁電材料的磁電轉換系數(shù)隨著誘導磁場的增加先變大后減小,這是因為較小誘導磁場能有效提升材料磁致伸縮性能,而較大磁場在提升磁致伸縮性能的同時會較大程度上降低不同功能相間的耦合度從而降低磁電轉換性能。磁電復合材料的磁電轉換系數(shù)在誘導磁場200Oe附近時達到最大值82.5mV·cm-1·Oe-1,比無誘導磁場作用下的PVDF/PZT/TD顆粒磁電復合材料提高了40%以上。在結構改進方面,為了克服顆粒磁電材料中TD含量低的問題,本文制備了三層結構的層狀磁電復合材料。根據(jù)相關理論分析,把壓電層PVDF+PZT作為中間層,磁致伸縮層PVDF+TD作為兩邊層;為了得到性能最佳的層狀磁電復合材料,研究了不同的層厚比對材料各項性能的影響,結果顯示,當PVDF+TD、PVDF+PZT、PVDF+TD三層的層厚比為1:1.5:1時,該三層結構材料的磁電轉換系數(shù)達到最大值2576.2 mV·cm-1·Oe-1,比PVDF/PZT/TD顆粒磁電復合材料增加了44倍左右。0-3型PVDF基磁電復合材料在柔韌性、抗老化、抗腐蝕、高頻性能和抗渦流能力等方面優(yōu)勢明顯,但其低磁電性能制約著該類材料應用的進一步推廣。誘導磁場對磁電復合材料的磁電性能具有較好的提升作用,磁電復合材料的結構模式對磁電性能有著較大的影響,采用微結構磁場調(diào)控和結構改進的方法有利于促進柔性磁電復合材料實際應用的推廣。
[Abstract]:Magnetoelectric composites with magnetoelectric conversion function which is widely used in filter, magnetic field sensor, transducer, information storage and so on, has become the hot research of ferroelectric and ferromagnetic functional materials. In this paper, polyvinylidene fluoride PVDF based magnetoelectric composite materials as the research object, using the micro structure of magnetic field and structure improvement of two methods to improve the material performance. This paper studies magnetoelectric conversion of magnetic field control of magnetoelectric composite magnetoelectric properties and high performance flexible magnetoelectric composite material preparation has good significance. This paper studies the polyvinylidene fluoride PVDF, lead zirconate titanate PZT and rare earth iron alloy Terfenol-D (TD) three-phase magnetoelectric composite particles the material in each phase content and the electrical properties of the composites. The flexibility and electrical properties of the material in the PVDF and PZT, when the volume ratio of 3:7, PVDF/PZT composite material synthesis Optimal performance. On this basis, the magnetostrictive phase materials with different content of TD and magnetoelectric conversion performance measurement, the experimental results show that the three-phase magnetoelectric composite magnetoelectric conversion performance with the increase of TD content increases first and then decreases, which is caused by the low seepage TD magnetostrictive properties and high difference caused by TD while reducing the pressure caused by the electrical properties, when the content of TD in the 7vol% PVDF/PZT/TD magnetoelectric composite conversion coefficient reached 58mV - cm-1 - Oe-1. in magnetoelectric composite micro structure magnetic field regulation, this paper adopts solution mixing and hot pressing forming technology combined by magnetic field induced by applying different size in the hot pressing process, PVDF/PZT/TD particles magnetoelectric composites were prepared. The magnetoelectric composite piezoelectric properties, dielectric properties and analysis of magnetoelectric conversion performance, explores the induced magnetic field on PVDF/PZT/TD The effect of particle magnetoelectric composite electrical properties. The experimental results show that the magnetoelectric magnetoelectric materials with increasing magnetic field induced conversion coefficient first increases and then decreases, this is because the smaller the induced magnetic field can effectively enhance the magnetostrictive properties of materials, and the larger magnetic field will greatly reduce the degree of coupling between different functions so as to reduce the magnetoelectric conversion performance in at the same time enhance the magnetostriction properties. The magnetoelectric magnetoelectric composite conversion coefficient reaches the maximum value of 82.5mV - cm-1 - Oe-1 in the induced magnetic field near 200Oe, than PVDF/PZT/TD induced magnetoelectric composite particles under magnetic field is improved by more than 40%. The improvement in the structure, in order to overcome the low content of TD particles in the magnetoelectric materials problems. The layered magnetoelectric composite three layer structure was prepared in this paper. According to the theory analysis, the piezoelectric layer PVDF+PZT as the middle layer, the magnetostrictive layer PVDF+T D as both layers; in order to get the best performance of the layered magnetoelectric composites, of different thickness ratio on the properties of the materials, results showed that when PVDF+TD, PVDF+PZT, PVDF+TD three layer thickness ratio 1:1.5:1, the three layer structure material magnetoelectric conversion coefficient reaches the maximum value of 2576.2 mV cm-1. Oe-1, PVDF/PZT/TD particles than magnetoelectric composites increased about 44 fold.0-3 PVDF based magnetoelectric composites in flexibility, aging resistance, corrosion resistance, high performance and anti vortex ability has obvious advantages, but its low magnetoelectric properties restricts the further application of this kind of materials. The magnetoelectric properties of the induced magnetic field of magnetoelectric composites has a good promotion effect, the structure model of magnetoelectric composite materials has great influence on the magnetoelectric properties through micro magnetic field structure regulation and improved structure is conducive to the promotion of soft magnetic composite The promotion of the practical application of the material.

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 仲崇貴;蔣青;江學范;方靖淮;;單相多鐵性磁電體磁電起源及耦合機理分析[J];材料導報;2009年03期

2 張耀榮;中國石油學會重磁電經(jīng)驗交流會在南京召開[J];新疆石油地質(zhì);1986年01期

3 ;港寧磁電工業(yè)發(fā)展有限公司[J];磁記錄材料;1989年02期

4 李擴社;李紅衛(wèi);嚴輝;于敦波;張國成;;磁電復合材料的研究進展[J];稀有金屬;2008年03期

5 李濤;賈利軍;張懷武;殷水明;陳世釵;;磁電復合材料的研究現(xiàn)狀及展望[J];電子元件與材料;2009年04期

6 軒敏杰;劉心宇;袁昌來;許積文;馬家峰;;鈮酸鉀鈉/鐵酸鈷銅多鐵性磁電復合材料的制備及性能研究[J];無機材料學報;2012年10期

7 劉樹貽;;用“圖文幻燈教學法”提高專業(yè)課教學質(zhì)量[J];有色金屬高教研究;1989年03期

8 ;磁電彈材料波動與斷裂的力學行為研究[J];中國科技獎勵;2013年06期

9 葉井紅;楊成韜;王磊;;磁電復合材料的制備及研究進展[J];材料導報;2009年03期

10 石敏;于桂洋;周國慶;蘇海林;許育東;伍光;王麗;陳綿松;于濤;;磁電復合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];金屬功能材料;2010年06期

相關會議論文 前10條

1 鄭鴻;楊成韜;;雙層磁電復合材料有限元仿真[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 馮巖;鄭世杰;;磁電彈性結構自由振動的有限元仿真[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

3 陳明明;董春迎;;磁電彈介質(zhì)夾雜界面上的磁電平衡條件[A];北京力學會第17屆學術年會論文集[C];2011年

4 魏建萍;蘇先樾;;用積分平均方法求解磁電彈性空心圓柱體中波的軸向傳播[A];祝賀鄭哲敏先生八十華誕應用力學報告會——應用力學進展論文集[C];2004年

5 韓學禮;;磁電彈雙材料中三維位錯形成的耦合場分析(英文)[A];北京力學會第19屆學術年會論文集[C];2013年

6 董春迎;;磁電彈圓環(huán)板的三維自由振動分析[A];北京力學會第14屆學術年會論文集[C];2008年

7 權紅英;董麗杰;熊傳溪;;PVDF基夾層磁電復合材料的制備和性能研究[A];2005年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2005年

8 鐘獻詞;李顯方;;磁電彈性介質(zhì)中圓形裂紋誘導的完全場[A];第二屆全國壓電和聲波理論及器件技術研討會摘要集[C];2006年

9 程長征;丁昊;王大鵬;牛忠榮;;磁電彈材料反平面切口奇性分析[A];第16屆全國疲勞與斷裂學術會議會議程序冊[C];2012年

10 鄭涪升;馬爍懿;郭紅力;朱建國;;PMNPT/CFO磁電復合材料參數(shù)的模擬計算[A];全國材料科學中的數(shù)學應用研討會論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前8條

1 徐漢東;廬江出臺優(yōu)惠政策助推磁電產(chǎn)業(yè)發(fā)展[N];巢湖日報;2007年

2 楊立生邋劉宏偉;廬江磁電產(chǎn)業(yè)“明珠”閃耀[N];巢湖日報;2007年

3 記者 徐懿;時時創(chuàng)新提升企業(yè)抗風險能力[N];撫順日報;2009年

4 張安　程然;攻堅克難求發(fā)展[N];中煤地質(zhì)報;2011年

5 記者 潘少婷;嘉達磁電投2.8億元逆勢擴產(chǎn)[N];東莞日報;2012年

6 本報記者 陸本，

本文編號：1388873