柔性磁扭電器件的磁電效應(yīng)研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、磁電效應(yīng)是磁電材料特殊結(jié)構(gòu)引起的的一種內(nèi)部相互作用,具有磁電效應(yīng)的器件由于在存儲(chǔ)、傳感、換能、變壓等現(xiàn)代電子技術(shù)方面的應(yīng)用而廣受關(guān)注,從而推動(dòng)著磁電效應(yīng)研究的進(jìn)展。柔性磁扭電器件是一種新型磁電器件,具有強(qiáng)大的磁電效應(yīng),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(jìn)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(qiáng)大的磁電效應(yīng)。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(jié)構(gòu)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(cè)電磁場信號(hào)和實(shí)現(xiàn)磁電能量轉(zhuǎn)換,與現(xiàn)代電子電路兼容性強(qiáng),所以本文以一種新穎的柔性磁扭電器件作為研究重點(diǎn)。
　　本文首先介紹了傳統(tǒng)磁電材料的制備方法、結(jié)構(gòu)組成及磁電效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,分析了傳統(tǒng)磁電器件的發(fā)展瓶頸,進(jìn)而對(duì)一種由永磁體/壓電相/彈性層復(fù)合而成的磁扭電器件的耦合場理論進(jìn)行了機(jī)理解釋,闡述其基本原理,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的柔性磁扭電器件,研究其磁電效應(yīng),優(yōu)化

3、其結(jié)構(gòu)尺寸,完善制備工藝,并設(shè)計(jì)制造了相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝備,減小制作環(huán)節(jié)產(chǎn)生的偏差,完善測(cè)試裝備使重復(fù)測(cè)試的偏差控制在千分之五的范圍內(nèi)。
　　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(zhǔn)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(guān)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(yīng)的變化曲線,并獲得優(yōu)化厚度。
　　本文同時(shí)研究了上述柔性磁扭電器件的諧振磁電效應(yīng),研究了諧振時(shí)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(yīng)的變化曲線,根據(jù)這些曲線工程技術(shù)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(zhuǎn)換系數(shù),本文為此提供了有力的數(shù)據(jù)分析與