层状磁电复合材料的磁电容效应

摘要

磁电容(magnetocapacitahoe，简记为MC)效应，即材料在外磁场的作用下电容或者介电常数发生变化的现象。磁电容效应在磁场探测、智能滤波、磁存储中具有重要的应用价值。对于单相磁电材料，由于磁电容效应大都在低温条件下产生，使得单相材料并没有获得实际技术上的应用。开发和研究具有室温下强磁电容效应的复合材料成为材料科学研究领域广泛关注的热点之一。由于层状复合材料结构简单，易于制备，压电相与磁致伸缩相之间没有相互稀释混杂，能获得理想的磁电容效应，因而有着广泛的应用。
　　 本文对三明治复合材料TbxDy1—xFe2—y/Pb(Zr，Ti)O3/TbxDy1—xFe2—y的磁电容效应进行了研究。结果显示：由于磁—力—电耦合机制，该复合材料在偏置磁场16000e、谐振频率46．15 kHz和160．00 kHz处，产生较大负磁电容，分别可达65％和85％，在非谐振频率处负磁电容仅为5％。此外，我们对该复合材料的谐振频率随磁场变化的工作特性进行了研究，发现该复合材料的电容随频率的增加而出现多个谐振峰，并且其谐振点会随磁场的变化而发生频移。理论上基于磁致伸缩相与压电相的本构方程，应用弹性力学模型，对层状复合材料电容与频率及磁场的函数关系进行了理论分析和模拟。结果显示，该复合材料的谐振频率随磁场变化的工作特性来源于磁场诱变的磁致伸缩磁相柔顺系数。