单/多极环型磁电复合材料的研究及原型磁能收集器件探索

发布时间：2021-09-30 11:33

　　磁电材料是同时具有铁电性和铁磁性的一类多铁性材料,可进行铁电和铁磁耦合产生磁电效应。由铁磁材料和铁电材料复合得到的磁电复合材料因具有较大的磁电耦合系数而成为一类应用前景广阔的新型功能材料。本文选择了 Pb（Zr,Ti）O3（PZT）压电陶瓷为铁电材料,以粉末粘接Tb1-xDyxFe2-y（Terfenol-D）和 Ni 为铁磁材料,分别制备了 Terfenol-D/PZT 和Terfenol-D/PZT/Ni两个体系的磁电耦合材料。研究了铁磁相种类、环氧树脂含量和制备工艺对单/多极（0-3-2）环型磁电复合材料的影响机制,并对原型磁能收集器件进行了探索,取得了如下研究结果。设计并制备了粘接Terfenol-D/PZT体系的（0-3-2）环型新型磁电复合材料。利用环型PZT本身作为模具,通过“一步法”在室温下直接将Terfenol-D/环氧树脂混合物压入并固化到PZT内制得。研究了 Terfenol-D与环氧树脂比例、Terfenol-D粒度、固化条件和PZT环尺寸对其磁电耦合性能的影响。当环氧树脂质量分数为14wt%,Terfenol-D粒度为100-150 μm时,直径15mm的单极... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 研究背景
    2.1
        2.1.1 多铁性
        2.1.2 铁电效应与压电材料
        2.1.3 铁磁效应与磁致伸缩材料
        2.1.4 磁电效应与磁电材料
    2.2 磁电复合材料及器件研究进展
        2.2.1 概况和发展历程
        2.2.2 复合结构及复合方法研究进展
        2.2.3 器件及应用研究进展
    2.3 研究目的和意义
    2.4 主要研究内容
3 单极环型磁电复合材料的设计与性能
    3.1 (0-3-2)环型Tb_(1-x)Dy_xFe_(2-y)/Pb(Zr,Ti)O_3磁电复合材料的设计
        3.1.1 (0-3-2)环型体系铁电相的选择
        3.1.2 (0-3-2)环型体系铁磁相的选择
        3.1.3 (0-3-2)环型磁电复合材料的设计及制备
    3.2 (0-3-2)环型Tb_(1-x)Dy_xFe_(2-y)/Pb(Zr,Ti)O_3磁电耦合性能表征
        3.2.1 (0-3-2)磁电耦合表征及测试系统建构
        3.2.2 固化条件及铁磁相构成对(0-3-2)型的性能调控
        3.2.3 Pb(Zr,Ti)O_3环尺寸对(0-3-2)环型磁电性能调控
        3.2.4 (2-2)等效模型与(0-3-2)型性能对比分析
    3.3 本章小结
4 多极环型磁电复合材料的设计与性能
    4.1 P-T-P多极环型磁电复合材料的设计及表征
        4.1.1 T-P、P-T-P、T-P-T-P的结构设计
        4.1.2 多级环型磁电复合材料的耦合表征
        4.1.3 T-P、P-T-P、T-P-T-P的磁电性能的结构调控
        4.1.4 本征方程计算
        4.1.5 P-T-P结构计算
        4.1.6 自由面和有效面对磁电性能的调控分析
    4.2 TDE/PZT/Ni环型多极磁电复合材料
        4.2.1 PZT/Ni结构的制备工艺
        4.2.2 PZT/Ni环型磁电复合材料磁电性能表征
        4.2.3 TDE/PZT/Ni结构的性能与表征
    4.3 本章小结
5 基于(0-3-2)环型磁电材料的原型磁能收集器件探索
    5.1 基于TDE/PZT (0-3-2)环型磁电材料的磁能收集器设计
        5.1.1 设计思路
        5.1.2 Stray Magnetic Energy的估算
        5.1.3 磁能收集器及电路设计
    5.2 TDE/PZT磁能收集器效能分析及讨论
    5.3 本章小结
6 结论及创新点
    6.1 结论
    6.2 创新点
参考文献
在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]Bonded Terfenol-D composites with low eddy current loss and high magnetostriction[J]. TIAN Jianjun,ZUO Zhijun,PAN De’an,and ZHANG Shengen School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China.  Rare Metals. 2010(06)
[2]薄膜型超磁致伸缩微执行器的研究现状[J]. 贾振元,武丹,杨兴,郭东明,郭丽莎.  压电与声光. 2000(03)



本文编号：3415778