鐵磁-鐵電復(fù)合材料應(yīng)力微振發(fā)電器件的研制.pdf

1、本文主要研究鐵磁/鐵電復(fù)合材料在微振動(dòng)環(huán)境下(波動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)中)的發(fā)電機(jī)理及應(yīng)力微振發(fā)電器件的制備。我們首先研究了鐵磁材料中的應(yīng)力變磁導(dǎo)效應(yīng),即磁性材料在外加應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的磁導(dǎo)率的變化。我們將磁性材料置于靜態(tài)力場(chǎng)中,由于磁性材料受到擠壓發(fā)生機(jī)械形變從而導(dǎo)致其內(nèi)部磁序發(fā)生變化,相應(yīng)的材料的磁導(dǎo)率也發(fā)生變化,這一變化可以通過繞在磁芯上線圈中的電感變化看出,我們知道線圈中的電感L=N2Vμ0μeff,因此,改變應(yīng)力可以改變電感。由實(shí)驗(yàn)研究我們

2、得到,線圈中的電感與應(yīng)力成反比。然后,我們利用鐵電材料在電場(chǎng)中的電致伸縮引起鐵磁材料的機(jī)械形變,改變電場(chǎng)的強(qiáng)度,同樣通過線圈中的電感變化研究內(nèi)應(yīng)力變化引起的磁序變化及其規(guī)律。由以上研究我們得到,改變應(yīng)力(包括內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力)可以改變復(fù)合材料內(nèi)的電序和磁序,在探測(cè)線圈中有電感的變化。當(dāng)我們?cè)趶?fù)合材料中的鐵電材料上加交變電場(chǎng)時(shí),在線圈中可測(cè)得感應(yīng)電壓,分析可得,這是由于外加的交變電場(chǎng)誘導(dǎo)鐵電材料發(fā)生周期性電致伸縮,鐵磁/鐵電復(fù)合材料中磁序和

3、電序也發(fā)生周期性振動(dòng)引起的,我們研究了感應(yīng)電壓與外加電場(chǎng)頻率的變化關(guān)系。接著,我們撤去外加電場(chǎng),研究材料在波動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)中感應(yīng)線圈中的電量,比較鐵磁單相材料與鐵磁/鐵電復(fù)合材料,得到復(fù)合材料中產(chǎn)生的電量更為明顯,因此我們利用鐵磁/鐵電復(fù)合材料制成應(yīng)力微振發(fā)電器件,并測(cè)量計(jì)算其發(fā)電功率,得到在接入負(fù)載為1000歐時(shí),負(fù)載的功率為0.066×10-6W,比較小。為增大負(fù)載的功率,我們?cè)O(shè)計(jì)將鐵磁/鐵電復(fù)合材料應(yīng)力微振發(fā)電器件集成,實(shí)驗(yàn)中我們選取三