综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

高压放大器在复合材料磁电性能研究中的应用

日期: 2023-01-16
浏览次数: 2

来源:电子工程专辑


实验名称:复合材料的磁电性能和高频谐振响应

研究方向:材料测试

测试目的:

由于在磁场探测、能量收集等领域具有潜在应用前景,多铁性磁电复合材料已经引起了持续的关注。磁电复合材料包含磁致伸缩相和压电相,通过两相界面进行应力应变传递,从而通过对材料施加交流磁场引发振动,这种振动传递到压电相会引发电极化,进而引发磁电响应。通过两相材料的选择、振动模式的优化,复合材料磁电耦合系数明显提高,特别是近年来剪切磁电系数受到广泛关注,在高频磁场探测中具有广阔的应用前景,可获得高的信噪比,先前的工作使用铽镝铁合金和钇铁石榴石等磁致伸缩材料提供伸缩或剪切应力,带动具有较大剪切压电系数的铌镁酸铅、钛酸镓镧、聚偏氟乙烯等材料实现剪切应变,制备伸缩-剪切或剪切-剪切振动模式磁电复合材料。而作为一种具有高机械品质因数Qm和低介电常数ε的无铅压电材料,铌酸锂单晶具有较大的剪切压电系数d15和d24,有望实现大的剪切磁电响应;同时铌酸锂可以通过单晶切型变化获得不同的压电系数,有利于设计各向异性的剪切振动模式磁电器件。因此,通过使用不同切型铌酸锂单晶研究剪切磁电系数具有理论和实用意义。

  测试设备:机械夹持装置、ATA-4014高压放大器、阻抗频谱分析仪、铌酸锂单晶材料、氧树脂或α-氰基丙烯酸乙酯、铁氟龙胶带。

实验过程:

将单片尺寸为16mm×5mm×25µm的3,5,10片Metglas薄片分别用环氧树脂粘接成Metglas叠层,从而提高其厚度和磁致伸缩应力。使用尺寸为13mm×5mm×0.5mm的铌酸锂单晶制备Metglas/LiNbO3/Metglas叠层复合材料。伸缩-剪切结构的机械夹持玻璃通过环氧树脂或α-氰基丙烯酸乙酯进行粘接,制备成叠层磁电复合材料,其中使用具有不同压电系数d15(或d16)的铌酸锂xzt/0◦,xzt/30◦,xyt/0◦,xyt/30◦,xyt/41◦等单晶切型。然后,使用ZJ-6型准静态d33/d31(+d15)测量仪测试铌酸锂的剪切压电系数,使用阻抗频谱分析仪测试铌酸锂的电容和阻抗频谱并计算介电常数。之后,将尺寸为12mm×5mm×1mm的薄磁带放于伸缩-剪切结构磁电复合材料的单侧或两侧各放一片,并通过铁氟龙胶带固定其位置,使用实验室自行搭建的测试系统在1kHz时测试复合结构的磁电系数,并在1kHz—1MHz频率范围内使用ATA-4014功率放大器测试磁电响应随频率的变化。

 实验结果:

不同粘接层数Metglas/LiNbO3(xzt/0◦)伸缩-剪切复合结构分别用环氧树脂和α-氰基丙烯酸乙酯粘接机械夹持玻璃时的磁电系数,图中写明了相应的剪切磁电系数,计算剪切磁电系数的公式为αE15=αE-Clamping−αE-Freedom,其中αE-Clamping表示机械夹持状态测得的伸缩+剪切磁电系数,αE-Freedom表示机械自由状态测得的伸缩磁电系数。图中显示最优直流偏置磁场Hdc随着Metglas薄片层数的上升而上升,这是由于更厚的磁致伸缩层需要更大的直流偏置磁场,而在10层Metglas薄片粘接时需要的直流偏置磁场仍小于100Oe(1Oe=79.5775A/m),这得益于Metglas在面内方向比传统磁致伸缩材料Terfenol-D拥有更高的磁导率。在5层Metglas粘接时,磁性层厚度和压磁系数的乘积有最优值,此时复合材料具有最大磁电系数。当把机械夹持玻璃的粘接剂换为环氧树脂时,剪切磁电系数从82mV/(cm·Oe)提高到109mV/(cm·Oe),且更换粘接剂使剪切磁电系数在不同层数Metglas的复合材料中均有提高,这是因为环氧树脂比α-氰基丙烯酸乙酯粘接剂具有更高的弹性模量,可以对Metglas向两侧的振动起到更好的抑制效果,使振动能量更多地施加在压电相上。为了证实剪切磁电系数和压电系数的对应关系,通过准静态d33/d31(+d15)测量仪实测了铌酸锂单晶的剪切压电系数d15。结果表明实测剪切压电系数和理论值能够较好符合,铌酸锂xzt/30◦切型的最大d15为77pC/N,实测值略小于理论值,是由于购买的正常切型铌酸锂剪切压电系数66pC/N也小于理论值74pC/N。为了研究晶体方向和介电常数的关系,使用阻抗频谱分析测试了铌酸锂的电容。尺寸为13mm×5mm×0.5mm的铌酸锂晶片电容值Cp和频率f的关系,xyt和xzt系列切型铌酸锂在频率为1kHz时的电容值均为90pF,计算得到对应的介电常数εT11为80,与理论结果一致。



Hot News / 相关推荐
  • 2023 - 03 - 29
    点击次数: 0
    来源:财联社近日,2023年第三届中国稀土产业链论坛在赣州举行。财联社记者从会上获悉,业界对今年稀土需求进一步增长持乐观预期,对放开轻稀土总量控制、保持稀土价格稳定抱有期待。但由于供应紧张局面得到缓解,稀土价格或继续走低。财联社3月28日讯(记者 汪斌)价格和配额,是过去几年稀土行业发展的两个关键词。近日,2023年第三届中国稀土产业链论坛在赣州举行。财联社记者从会上获悉,业界对今年稀土需求进一步...
  • 2023 - 03 - 29
    点击次数: 0
    来源:中国有色金属报 3月24日,中国工程院外籍院士、澳大利亚技术科学与工程院院士Michael Hood到中国有研科技有限公司访问交流。中国有研副总经理、总法律顾问、首席合规官黄倬,中国工程院院士、中国有研首席科学家黄小卫等陪同参观交流。中国工程院国际合作局局长田琦、一处处长刘畅出席会议。黄倬对Michael Hood院士一行的到访表示热烈欢迎,他详细介绍了中国有研的发展历程、行业特色...
  • 2023 - 03 - 29
    点击次数: 0
    来源:兰州大学新闻网近日,教育部组织专家通过线上线下相结合的方式召开“稀土功能材料教育部工程研究中心”建设计划论证会。教育部科学技术与信息化司重大项目与高新技术处主任石帅,中国科学院院士、兰州大学校长严纯华,兰州大学副校长李玉民出席会议。会议由李玉民主持。中国科学院院士、清华大学张洪杰教授,北京科技大学邢献然教授,中山大学苏成勇教授,华南理工大学陈耀峰教授,中国科学院兰州化学物理研究所周峰研究员,...
  • 2023 - 03 - 28
    点击次数: 6
    来源:广东省稀土行业协会为全面贯彻党的二十大精神,认真落实全国两会精神,做强做优我省稀土产业,3月22日,由广东省稀土行业协会主办,清远市鹏翔贸易有限公司、广东祥茂稀土新材料研究院有限公司和清远市鑫元新材料有限公司协办的“广东省稀土行业2023年高质量发展论坛”在清远隆重举行。清远市人民政府副秘书长刘泽和,广东省稀土行业协会会长、广东省广晟控股集团有限公司党委委员、副总经理、广东省稀土产业集团有限...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务