由于單相磁電材料在室溫下的磁電耦合都比較弱,近年來由磁致伸縮和壓電材料構(gòu)成的磁電復(fù)合材料成為磁電器件設(shè)計(jì)和制備的主要研究對(duì)象。影響磁電復(fù)合材料磁電效應(yīng)的因素主要有:組分材料特性、界面耦合、復(fù)合方式等。為進(jìn)一步提高復(fù)合材料的磁電效應(yīng),人們?cè)趫A柱環(huán)和盤環(huán)結(jié)構(gòu)中,用法向應(yīng)力替代剪切應(yīng)力耦合,獲得了較高的磁電電壓系數(shù)。另外,自發(fā)現(xiàn)稀土鐵磁合金的超磁致伸縮效應(yīng)后,近幾十年來關(guān)于磁致伸縮效應(yīng)的研究并未取得太大的進(jìn)展,這使得依賴于磁致伸縮效應(yīng)的磁電效應(yīng)很難發(fā)展。而且界面耦合因素對(duì)磁電系數(shù)的影響始終得不到很好的解決,所以用磁力代替磁致伸縮效應(yīng)驅(qū)動(dòng)壓電相成為增強(qiáng)磁電效應(yīng)的一個(gè)新途徑。基于上述兩種思路,本文研究磁電復(fù)合材料中增強(qiáng)的磁電效應(yīng),具體的研究?jī)?nèi)容如下:1、利用彈性力學(xué)方法,基于材料本構(gòu)方程和連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方程,結(jié)合邊界條件,理論推導(dǎo)沿徑向極化的圓柱環(huán)和盤環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料磁電系數(shù)的頻率響應(yīng)表達(dá)式。然后將該模型應(yīng)用于Ni/PZT/Ni圓柱環(huán)和Terfenol-D/PZT盤環(huán)結(jié)構(gòu),研究低頻磁電電壓系數(shù)、諧振頻率、諧振磁電系數(shù)等與幾何尺寸的關(guān)系,并將部分理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較,理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。2、... 

【文章來源】：南京師范大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１壓電材料壓電性能發(fā)展示意圖［２６］??通過改進(jìn)磁性相和壓電相的材料性能，迄今人們已報(bào)道了多種組分的磁電復(fù)??

?１９９７?２０１２??年份??圖１．１壓電材料壓電性能發(fā)展示意圖［２６］??通過改進(jìn)磁性相和壓電相的材料性能，迄今人們已報(bào)道了多種組分的磁電復(fù)??合材料，如陶瓷基復(fù)合材料、鐵磁金屬／合金基復(fù)合材料、高分子基復(fù)合材料等，??觀察到了低頻下高達(dá)ｌＶ／（ｃｉｉｖＯｅ）的室溫磁電效應(yīng)，為磁電復(fù)合材料的實(shí)用化奠??定了重要基礎(chǔ)［５，?２７，?２８］。??１．３磁電復(fù)合材料的復(fù)合方式??按照復(fù)合方式的不同，可將磁電復(fù)合材料分為０－３型顆粒復(fù)合材料、２－２型??疊層復(fù)合材料和１－３型纖維復(fù)合材料等（０，１，２，３等表示組分的連通性，任意彌散??和顆粒的連通性為０，包圍它們的網(wǎng)絡(luò)體狀連續(xù)材料的連通性為３，纖維狀材料??的連通性為１

為了制備方便和滿足實(shí)際應(yīng)用需要，常見的復(fù)合材料形狀有：矩形、圓盤和??圓環(huán)等。磁電復(fù)合材料的工作模式不僅與其形狀有關(guān)，而且和磁致伸縮相的磁化??方向、壓電相的極化方向等因素有關(guān)，因而衍生出許多工作模式。圖１．３給出了??一些常見的層狀磁電復(fù)合材料工作模式［５］，圖注中第一個(gè)字母表示磁致伸縮相??的磁化方向，第二個(gè)字母表示壓電相的極化方向，Ｌ表示縱向，Ｔ表示橫向。在??這些模式中，Ｔ－Ｔ模式由于退磁因子的原因需要較大的偏置磁場(chǎng)，不利于低場(chǎng)下??的應(yīng)用；相同的偏置條件下，Ｌ￣Ｔ模式獲得的磁電系數(shù)較Ｔ－Ｔ模式更高［３８］；彎??曲振動(dòng)模式的磁電電壓系數(shù)一般低于Ｌ￣Ｔ或Ｔ－Ｔ模式，但具有更好的頻率響應(yīng)特??性，更適合低頻磁傳感器應(yīng)用［３９］。??設(shè)計(jì)不同的工作模式，目的是為了充分利用較大的壓磁系數(shù)例分量和壓電??系數(shù)珣分量


本文編號(hào)：3404581