项目名称: 电镀方法制备层状磁电复合材料及其性能研究

项目编号: No.50802008

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 化学工业

项目作者: 潘德安

作者单位: 北京科技大学

项目金额: 19万元

中文摘要: 本项目属于磁电复合材料应用基础研究领域。层状磁电复合材料由磁致伸缩和压电材料叠层而成,具有较单相磁电材料和颗粒复合材料更为优越的磁电性能。传统使用粘接或者有机物固化等方法来制备层状磁电复合材料,该方法引入的粘接剂或者有机固化剂不可避免存在疲劳、老化和非刚性接触等缺点,对磁电性能和器件的使用提出巨大的挑战。本课题创造性提出利用电镀的方法制备PZT/Ni层状磁电复合材料,可以解决传统粘接或者有机固化等方法存在的问题。制备出的平板层状磁电复合材料具有与PZT/Terfenol-D相当的磁电性能;研究了电镀工艺(阴极电流密度)以及氢含量对磁电性能的影响,为电镀制备层状磁电复合材料提供技术支持;利用电镀方法可以制备复杂形状工件的优点,设计并成功制备了圆筒层状磁电复合材料,具有比平板层状磁电复合材料更为优越的磁电性能,且在高磁场下具有巨磁电性能,磁电性能随外加磁场增加线性增加的特性,该特性有望应用于高磁场探测器;首次提出并研究形状和尺寸对磁电性能的影响,认为退磁因子是磁电性能影响的根源之一;研究了圆筒层状磁电复合材料的电流特性,有望应用于电流探测器;利用微分方法构建了圆筒层状磁电复合材料简化模型。

中文关键词: 磁电性能;层状;电镀;镍;退磁因子

英文摘要: This project falls into an applied fundamental research field of the magnetoelectric (ME) compositions. Layered ME composites are laminated magnetostrictive/piezoelectric materials, which exhibit superior magnetoelectric effect compared with single-phase and particle magnetoelectric composites. Traditional layered ME composites are generally synthesized by the method of bonding. The inevitable intermediate bounding layers have disadvantages of fatigue and aging. Organic layer brings a great challenge to the ME performance and the use of the ME devices. The purpose of this project is to make layered Ni/PZT magnetoelectric composites using the method of electro-deposition in order to eliminate the disadvantage of the intermediate bounding layer in traditional ME materials. The composites have comparative ME effects with PZT/Terfenol-D made by bounding. We investigated the dependence of ME voltage coefficient on the cathode current density, and the effect of hydrogen on magnetoelectric composites. The study provides technical support for preparation of ME compositions by electro-deposition. Using the advantages of electro-deposition on complex shapes, we designed and successfully prepared layered ME cylinder. The cylinder has better ME performance compared with the plate ME compositions. Moreover, it has strong ME effect under high magnetic fields. The ME performance increased linearly with the bias magnetic field increase, making the cylinder useful as the magnetic detector. The project first studied the shape and size effects on the ME performance. We think that the demagnetization factor is one of the roots impacting ME performance. We studied the current-voltage characteristics of the cylinder, which hopefully can be used as the curent detector. In addition, we built a simple model of the cylindrical layered composites using the method of differential coefficients.

英文关键词: Magnetoelectric;Layered;Electrodeposition;Nickel; Demagnetizing factor

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