電化學(xué)合成同軸電纜結(jié)構(gòu)復(fù)合絲及其巨磁阻抗效應(yīng)的研究.pdf

1、本文在導(dǎo)電性良好的銅絲表面鍍覆軟磁材料,成功地合成出具有顯著巨磁阻抗效應(yīng)(Giant Magnetic Impedance effect,簡稱GMI)的CoP-Cu復(fù)合絲和FeNi-Cu復(fù)合絲.鈷磷(CoP)為非晶合金,鐵鎳(FeNi)為坡莫合金. 研究了電沉積條件對CoP軟磁及FeNi坡莫軟磁鍍層的合金組成及磁性能的影響,測試了CoP-Cu、FeNi-Cu兩組復(fù)合絲的巨磁阻抗效應(yīng)隨鐵磁外殼層成分的變化曲線,比較了巨磁阻抗效應(yīng)與

2、外殼磁性層磁性能之間的關(guān)系,鐵磁外殼層磁性越軟,巨磁阻抗效應(yīng)越顯著.CoP磁性外殼層中P的質(zhì)量百分比含量為11.5﹪時,復(fù)合絲GMI值高達(dá)441﹪,磁場靈敏度最高可達(dá)0.2﹪/(A/m,)(約16.5﹪/Oe). 研究了復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)的磁場響應(yīng)特性,復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)隨磁場的響應(yīng)出現(xiàn)以下兩種情況:①Co<,85.7>P<,14.3>-Cu、Co<88.5>P<,11.5>-Cu、Co<,89.4>P<,10.6>-Cu與Fe

3、<,40>Ni<,60>-Cu復(fù)合絲的巨磁阻抗效應(yīng)隨磁場的增加先緩慢增加,當(dāng)達(dá)到最高點后又逐漸下降,直至飽和；②另一類復(fù)合絲如Co<,89.8>P<,10.2>-Cu、Fe<,12>Ni<,88>-Cu、Fe<,15>Ni<,85>-Cu與Fe<,17>Ni<,83>-Cu的巨磁阻抗效應(yīng)則隨磁場的增加而單調(diào)遞減,直至飽和. 研究了復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)的頻譜特性,由于同軸電纜式的特殊結(jié)構(gòu),復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)具有較低的特征頻率及較寬的

4、頻率適用范圍,討論了驅(qū)動交流電幅值及添加直流偏置對復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)的影響. 研究了復(fù)合絲磁性外殼層厚度、銅絲直徑對巨磁阻抗效應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)GMI效應(yīng)隨磁性外殼厚度的增大及銅絲直徑的增大而增大,特征頻率向低頻端移動. 利用:Maxwell方程及LLG動力學(xué)方程推導(dǎo)出單軸各向異性復(fù)合絲的阻抗表達(dá)式,建立了復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)的理論模型.經(jīng)計算,復(fù)合絲的巨磁阻抗效應(yīng)隨外加直流磁場及驅(qū)動頻率的變化,均與實驗結(jié)果(曲線)相吻合,證

5、實了數(shù)學(xué)模型及理論計算的正確性. 計算了復(fù)合絲和單質(zhì)絲的巨磁阻抗效應(yīng),計算結(jié)果說明,由于采用了同軸電纜結(jié)構(gòu),復(fù)合絲較單質(zhì)絲的巨磁阻抗效應(yīng)得到很大的增強(qiáng),且這種增強(qiáng)效應(yīng)存在最佳頻率范圍,超出這一范圍增強(qiáng)效應(yīng)減弱. 計算了復(fù)合絲內(nèi)芯(導(dǎo)電絲)導(dǎo)電率對巨磁阻抗效應(yīng)的影響,復(fù)合絲巨磁阻抗效應(yīng)隨磁場的變化規(guī)律不受導(dǎo)電絲導(dǎo)電率的影響,但導(dǎo)電率越高,獲得的巨磁阻抗效應(yīng)越強(qiáng). 首次從理論上對直徑一定的復(fù)合絲進(jìn)行了優(yōu)化,得到了不同