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)合材料在微振動環(huán)境下(波動應(yīng)力場中)的發(fā)電機理及應(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)力場中,由于磁性材料受到擠壓發(fā)生機械形變從而導(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。由實驗研究我們

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中的電致伸縮引起鐵磁材料的機械形變,改變電場的強度,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,在探測線圈中有電感的變化。當我們在復(fù)合材料中的鐵電材料上加交變電場時,在線圈中可測得感應(yīng)電壓,分析可得,這是由于外加的交變電場誘導(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)生周期性振動引起的,我們研究了感應(yīng)電壓與外加電場頻率的變化關(guān)系。接著,我們撤去外加電場,研究材料在波動應(yīng)力場中感應(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,并測量計算其發(fā)電功率,得到在接入負載為1000歐時,負載的功率為0.066×10-6W,比較小。為增大負載的功率,我們設(shè)計將鐵磁/鐵電復(fù)合材料應(yīng)力微振發(fā)電器件集成,實驗中我們選取三