柔性磁扭電器件的磁電效應研究與結構優(yōu)化.pdf

1、磁電效應是磁電材料特殊結構引起的的一種內部相互作用,具有磁電效應的器件由于在存儲、傳感、換能、變壓等現(xiàn)代電子技術方面的應用而廣受關注,從而推動著磁電效應研究的進展。柔性磁扭電器件是一種新型磁電器件,具有強大的磁電效應,其為一種磁扭電器件,磁扭電器件由永磁體/壓電相組成,改進后的柔性磁扭電器件由壓電相與彈性支撐層粘接而成,外加交變磁場與支撐層上安裝的永磁體相互耦合可產(chǎn)生強大的磁電效應。柔性磁扭電器件與傳統(tǒng)層狀磁電器件不同,它不包含磁致伸縮

2、材料,結構簡單,成本低廉,制作工藝流程簡便,磁電系數(shù)大,能有效地檢測電磁場信號和實現(xiàn)磁電能量轉換,與現(xiàn)代電子電路兼容性強,所以本文以一種新穎的柔性磁扭電器件作為研究重點。
　　本文首先介紹了傳統(tǒng)磁電材料的制備方法、結構組成及磁電效應的產(chǎn)生機理,分析了傳統(tǒng)磁電器件的發(fā)展瓶頸,進而對一種由永磁體/壓電相/彈性層復合而成的磁扭電器件的耦合場理論進行了機理解釋,闡述其基本原理,在此基礎上設計了結構優(yōu)化的柔性磁扭電器件,研究其磁電效應,優(yōu)化

3、其結構尺寸,完善制備工藝,并設計制造了相關實驗裝備,減小制作環(huán)節(jié)產(chǎn)生的偏差,完善測試裝備使重復測試的偏差控制在千分之五的范圍內。
　　本文類比分析了柔性磁扭電器件的物理模型,研究了柔性磁扭電器件的低頻準靜態(tài)磁電特性,明確了磁電系數(shù)與磁電器件的長度、厚度,材料的剩磁、壓電常數(shù)、介電常數(shù)、彈性常數(shù)、外部施加磁場等一系列的關系,討論了影響器件磁電系數(shù)的主要的因素,根據(jù)這些制約因素選擇具有最佳參數(shù)的 PVDF(聚偏氟乙烯)高分子壓電材料作

4、壓電相,分別采用不銹鋼、鋁、銅、聚酰亞胺高分子鍍銅薄膜作彈性支撐層。研究了在壓電相厚度尺寸不變的情況下,磁電系數(shù)隨彈性層厚度變化的規(guī)律,取得相應的變化曲線,并獲得優(yōu)化厚度。
　　本文同時研究了上述柔性磁扭電器件的諧振磁電效應,研究了諧振時在壓電相厚度尺寸不變的情況下,磁電系數(shù)隨彈性層厚度變化的規(guī)律,取得相應的變化曲線,根據(jù)這些曲線工程技術人員可以通過選取最佳的彈性層厚度尺寸獲得最大的磁電電壓轉換系數(shù),本文為此提供了有力的數(shù)據(jù)分析與