【摘要】：磁電復(fù)合材料是由磁致伸縮相和壓電相復(fù)合得到,作為一種新型的功能材料,磁電復(fù)合材料受到研究者的廣泛關(guān)注,它集鐵磁性、鐵電性、磁電效應(yīng)于一體,能夠?qū)崿F(xiàn)將電場轉(zhuǎn)化為磁場、或者將磁場轉(zhuǎn)化為電場。由于其獨(dú)特的性質(zhì),磁電復(fù)合材料特別是層狀磁電復(fù)合材料在傳感器、存儲器、變壓器、能量采集器、換能器、智能濾波器、回轉(zhuǎn)器、移相器等元件上有廣泛的應(yīng)用。但是,目前對磁電復(fù)合材料的研究主要集中在新型磁電復(fù)合材料的制備以及提高磁電復(fù)合材料的性能方面,對磁電復(fù)合材料溫度穩(wěn)定性的研究還比較少。本文針對磁電復(fù)合材料溫度穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀,展開了高溫度穩(wěn)定性層狀磁電復(fù)合材料的制備與性能的研究�？紤]到層狀磁電復(fù)合材料的優(yōu)異性能,本文還通過把磁通門技術(shù)與層狀磁電復(fù)合材料結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)磁通門傳感器的優(yōu)化,設(shè)計出一種新型磁電磁通門傳感器。本文搭建了變溫下磁電系數(shù)測試平臺,設(shè)計了新平臺下樣品測試夾具。采用該裝置能夠測試層狀磁電復(fù)合材料在不同溫度下的磁電系數(shù),為后續(xù)層狀磁電復(fù)合材料的溫度穩(wěn)定性的研究提供了幫助。本文采用焊接或環(huán)氧樹脂粘接的方法制備了 4種三層磁電復(fù)合材料Ni/PZT/Ni(焊接復(fù)合)、Ni/PZT/Ni(環(huán)氧樹脂粘接復(fù)合)、Metal-glass/PZT/Metal-glass(焊接復(fù)合)、Metal-glass/PZT/Metal-glass(環(huán)氧樹脂粘接復(fù)合),并在-20～100℃的溫度范圍內(nèi)測量了 4種層狀磁電復(fù)合材料的磁電電壓系數(shù)及焊接復(fù)合的兩種層狀磁電復(fù)合材料的磁電電荷系數(shù)。通過比較發(fā)現(xiàn):采用焊接復(fù)合的層狀磁電復(fù)合材料在-20～100℃的溫度范圍內(nèi)磁電電壓系數(shù)表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性;而采用環(huán)氧樹脂粘接復(fù)合的層狀磁電復(fù)合材料在溫度升高到40℃之后磁電電壓系數(shù)開始隨溫度明顯下降;還發(fā)現(xiàn)采用焊接復(fù)合的兩種層狀磁電復(fù)合材料在-20～100℃的溫度范圍內(nèi)磁電電荷系數(shù)均隨溫度的升高而升高,并結(jié)合電容-溫度曲線從理論上分析了這種現(xiàn)象。本文設(shè)計了基于層狀磁電復(fù)合材料Metal-glass/PVDF的長條型磁電磁通門傳感器。并且在地球的水平面、垂直于東西軸的平面、垂直于南北軸的平面三個平面上檢測了該磁電磁通門傳感器對地球磁場的響應(yīng)。該磁電磁通門傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、柔韌性好、各向異性等優(yōu)點(diǎn)�？梢杂脕頊y量地磁場等微弱的直流磁場的強(qiáng)度及方向,適用于航海、軍事、工業(yè)、醫(yī)療和探礦業(yè)等領(lǐng)域的弱磁場探測。
【圖文】：

第一章緒論逡逑第一章緒論逡逑１．１磁電材料的研究進(jìn)展逡逑磁電材料是指一類具有磁電效應(yīng)的材料，即在外加磁場作用下產(chǎn)生電極化效逡逑應(yīng)或者在外加電場作用下產(chǎn)生磁極化效應(yīng)［１］。磁電材料可分為單相磁電材料和磁逡逑電復(fù)合材料。南策文［２］對磁電材料的發(fā)展歷史做了如下總結(jié)，如圖Ｌ１所示。磁逡逑電材料的發(fā)展經(jīng)歷了從最初的磁電效應(yīng)存在的可能性到單相磁電材料的發(fā)現(xiàn)，再逡逑到塊體磁電復(fù)合材料，再到磁電薄膜。下面將詳細(xì)介紹單相磁電材料和磁電復(fù)合逡逑材料的發(fā)展歷史。逡逑

電邋＾邐￡邋—機(jī)械Ｘ磁逡逑磁電復(fù)合材料按照其結(jié)構(gòu)類型主要分為：０－３型顆粒復(fù)合、２－２型疊層復(fù)介、逡逑１－３型纖維增強(qiáng)三種，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．２所示。０，丨，２，邋３表示磁電復(fù)介材逡逑料中每一相的維度，其中０表示顆粒狀，１表示條狀，２表示層狀，３表示塊狀。逡逑Ｆ面將詳細(xì)介紹這：？：種結(jié)構(gòu)類型的磁電復(fù)合材料。逡逑（ａ）邐⑷邐邐逡逑圖１．２磁電復(fù)合材料的主要結(jié)構(gòu)類型Ｐ３｜：⑻０－３型顆粒復(fù)合；（ｂ）邋２－２型疊層復(fù)逡逑合；（ｃ）邋１－３型纖維增強(qiáng)逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ逡逑（ａ）邋０－３邋ｔｙｐｅ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；邋（ｂ）邋２－２邋ｔｙｐｅ邋ｌａｍｉｎａｔｅｄ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；逡逑（ｃ）邋１邋－３邋ｔｙｐｅ邋ｆｉｂｅｒ邋ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ逡逑１．１．２．１邋０－３型顆粒磁電復(fù)合材料逡逑０－３型顆粒磁電復(fù)合材料是將壓電相和磁致伸縮相宏觀上進(jìn)行混合，其制備逡逑方法包括原位共熔法、固相燒結(jié)法、聚合物固化法等。逡逑１９７２年，荷蘭科學(xué)家ＶａｎＳｕｃｈｔｅｌｅｎ１２４１最先運(yùn)用原位共’熔的方法把壓１｜１相逡逑ＢａＴｉ０３和磁致伸縮相ＣｏＦｅ２0４按一定比例混合共熔制備了邋0－３型顆粒磁屯復(fù)介Ｍ逡逑料。運(yùn)用這種原位共熔法制備的顆粒磁電復(fù)合材料的磁電系數(shù)達(dá)到１３０邋ｍＶｃｎｒ逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33;TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2628311