Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层状磁电复合传感器研究

采用树脂黏结法制备了Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层状磁电复合传感器,测量了传感器中Terfenol-D层的静态磁致伸缩性能和传感器的磁电电压性能,研究了直流偏置电流和交流驱动电流对复合传感器磁电性能的影响。结果表明:直流偏置电流对磁电复合传感器磁电电压峰-峰值V(p-p)的影响较大,磁电电压峰-峰值V(p-p)随直流偏置电流的变化规律与Terfenol-D层的磁致伸缩λ对偏置电流的变化率随偏置电流的变化规律相似;交流驱动电流对磁电复合传感器磁电电压峰-峰值V(p-p)的影响也较为明显。

层状磁电复合基板微带天线设计及应用

本文提出一种新的小型化、宽频带微带天线.采用以层状磁电复合材料为基板的微带天线形式,推导了设计公式并给出计算结果.与介质基板矩形微带天线相比,该磁电复合基板天线的尺寸缩小了40%多,而带宽约为6%,是介质基板天线4倍.

Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D层状磁电复合材料的磁电效应分析

从压电效应和压磁效应本构方程出发,建立了层状磁电复合材料的1-3模型,结合材料机械运动学方程和电路状态方程,推导出层状磁电复合材料的磁-机-电等效电路,并全面分析磁电转换效应。既而提出新型层状磁电复合材料Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D,以提出的1-3模型为例,对此材料的磁电响应进行数值计算,用Matlab仿真得出计算结果,从而得出该结构的层状磁电复合材料的磁电转换系数要高于市场上广泛使用的Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合材料的磁电转换系数,为新型磁电材料的制备提供理论依据。

层状磁电复合材料的磁电转换分析

提出层状磁电复合材料L-T模型,从压电效应和压磁效应本构方程出发,采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行理论分析,并对材料磁电响应进行了数值计算,得出磁电响应仿真结果,所推导的磁电电压系数公式与等效电路模型公式得出的计算值相符,为磁电层材料的制备和优化提供理论工具。

层状磁电复合材料制备的研究进展及展望

磁电复合材料是具有磁电效应的新材料,它具有广泛的应用前景。本文介绍了磁电复合材料的主要类型,重点阐述了层状磁电复合材料制备的主要方法和特点。最后展望了进一步的研究方向。

Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层状复合磁电传感器磁电效应

采用树脂粘结法制作了L-T型(磁致伸缩层的磁化方向与压电层的极化方向相互垂直)Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层状复合磁电传感器。采用等效电路法对磁电系数进行了详细推导,得到磁电系数方程。磁电系数方程显示磁电系数决定于Terfenol-D与PZT的性能参数和磁电传感器中两种材料的体积比。为此从理论和实验上分析了偏置磁场、传感器中两种材料所占的体积比以及驱动磁场频率对磁电系数的影响规律。结果表明偏置磁场、传感器中两种材料所占的体积比和驱动磁场频率对磁电传感器磁电系数的影响都很明显,并且磁电系数的计算结果与实验结果一致,对于所制作的复合磁电传感器,相同条件下磁电系数的计算值与实验值的相对差值小于6%。

引入界面耦合系数的长片型磁电层状复合材料的等效电路模型

针对长片型磁电层状复合材料,提出了一种适用于准静态和动态磁场激励的引入界面耦合系数的等效电路模型,旨在为基于长片型磁电层状复合材料的传感器、换能器等器件的设计、制作和应用提供理论指导.考虑到磁电层状复合材料实际工作过程中磁致伸缩层和压电层的应变并不相同,首先利用运动方程分别对磁致伸缩层和压电层进行建模,提出了一个从物理上反映相间应变传递的界面耦合系数表达式,然后利用一个变比恰为界面耦合系数的理想变压器将两层材料的等效电路耦合,构成改进的磁电层状复合材料的等效电路模型,得到包含界面耦合系数的磁电电压系数和最佳层合比的表达式.对12个具有不同尺寸和负载条件的样品进行实验,制作过程中承受500g砝码负载的样品的界面耦合系数为0.15,最佳层合比为0.57;承受100g砝码负载的样品的界面耦合系数为0.10,最佳层合比为0.50.磁电电压系数和最佳层合比的实验值与各自包含界面耦合系数的理论值基本符合,证明了改进的等效电路模型的合理性和正确性.

层状磁电复合材料的磁电转换分析

提出层状磁电复合材料LT模型，从压电效应和压磁效应本构方程出发，采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行理论分析，并对材料磁电响应进行了数值计算，将计算结果与相关有限元实验结果进行了比较。得出磁电响应仿真结果，为磁电层材料的制备、优化提供理论工具。

磁电层状复合结构及其器件应用

磁电层状复合结构是层状铁电相与铁磁相的复合,该层状结构同时具有铁电性和铁磁性,呈现出磁电耦合效应。可以利用此复合结构制作具有磁电调、电可调双重可调特性的微波器件,拥有潜在而广阔的应用前景。主要介绍了磁电层状复合结构在微波延迟线、谐振器及移相器等方面的应用。

高温度稳定性磁电复合材料的制备及其性能

以锆钛酸铅(PZT)为压电相,分别以Ni和非晶铁合金(Metal-glass)为磁致伸缩相,采用焊接的方法制备了层状磁电复合材料Ni/PZT/Ni和Metal-glass/PZT/Metal-glass,并研究其在0~100℃范围内的磁电效应.结果表明,通过焊接复合得到的2种层状磁电复合材料都表现出良好的温度稳定性,在0~100℃范围内磁电电压系数基本保持恒定,有望用于高温磁电器件的设计.

Terfenol-D对层状材料PVDF/Terfenol-D/PZT的特性影响

采用热压法制备了中间层为聚偏氟乙烯(PVDF)/Tb-Dy-Fe合金(Terfenol-D)/锆钛酸铅(PZT),上、下层为PVDF/Terfenol-D的层状复合结构材料,研究了中间层Terfenol-D不同体积含量变化对样品介电常数、介电损耗、压电常数以及磁电耦合系数的影响规律。研究发现,在中间层的φ(Terfenol-D)=4%时,综合性能最优,其中压电系数d33为32.4pC/N,磁电耦合系数αE为1 118mV/A。

一种新型介质谐振天线设计

采用双层磁电复合材料为基板,制作了一款小型（38 mm×38 mm）宽带介质谐振天线。为减小尺寸并提高带宽,天线采用了共面波导馈电及倒L形金属片加载。通过理论分析,给出了天线的等效电路,并对其进行了仿真分析。结果表明：在回波损耗S11〈–10 dB时,该天线的工作频段为4.93~6.75 GHz,实现了宽频带的设计目的。