项目名称: 磁电纳米复合材料与结构的波动特性研究

项目编号: No.11472182

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘响林

作者单位: 石家庄铁道大学

项目金额: 75万元

中文摘要: 磁电复合材料是由压电相和压磁(磁致伸缩)相按一定方式复合而成的新型功能材料,凭借其新颖和良好的磁电耦合效应,在传感、换能、信号处理和微机电系统等领域呈现出潜在的应用前景。按照材料的尺度,磁电复合材料可分为块体材料和纳米材料。与磁电块体复合材料相比,磁电纳米复合材料更易于实现磁电转换的调控,且能满足工程对磁电器件的微型化要求。本项目通过发展表面/界面弹性理论,拟对几种典型的磁电纳米复合材料的波动问题进行研究,主要内容包括:夹杂-基体纳米复合材料中耦合波的散射特性;二维纳米压电-压磁声子晶体的带隙结构;层状纳米结构中导波的传播规律。通过对上述问题的研究,期望得到纳米尺度下磁电复合材料的波动特性与组分材料性能、结构形式以及压电和压磁效应等之间的关联程度,加深对这类新材料波动现象的理解和认识,同时为工程应用提供理论支持,具有重要的科学意义和实际价值。

中文关键词: 压电材料;压磁材料;磁电复合材料;耦合波;纳米尺度

英文摘要: The magnetoelectric (ME) composites are a class of new functional materials consisting of piezoelectric media and piezomagnetic (magnetostrictive) media. Such composites have novel and superior ME coupling effect, which provides potential and wide applications for sensors, transducers, signal processors and microelectromechanical system (MEMS). From the view of material scale, ME composites can be divided into two types: bulk materials and nanomaterials. Compared with ME bulk composites, the ME effect of ME nanocomposites can easily be controlled an adjusted at nanoscale dimensions, and miniaturization of potential ME devices can be achieved. In this project, the wave motion problems for three typical ME nanocomposites/structures will be studied by developing surface/interface elastic theory. The main constants are as follows: (a) scattering behaviors of coupled waves in inclusion-matrix composites; (b) wave band gaps of two dimensional piezoelectric/piezomagnetic phononic crystals; (c) propagation properties of guided waves in layered ME nanostructures. The objective of this project is to reveal the influences of nanoscale dimensions, constituent properties, structure geometry and piezoelectric/piezomagnetic effects on the scattering and propagation behaviors of coupled waves in ME nanocomposites. The completion of this project is expected to gain a better understanding of wave phenomenon in ME nanocomposites and provide a theoretical basis for application of ME devices.

英文关键词: piezoelectric material;piezomagnetic material;magnetoelectric composite;coupled wave;nanoscale dimension

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