柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化

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毕业论文范文题目： 柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化，论文范文关键词： 柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化
柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化毕业论文范文介绍开始：
　　柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化，硕士学位论文，共58页。
　　磁电效应是磁电材料特殊结构引起的的一种内部相互作用，具有磁电效应的器件由于在存储、传感、换能、变压等现代电子技术方面的应用而广受关注，从而推动着磁电效应研究的进展。柔性磁扭电器件是一种新型磁电器件，具有强大的磁电效应，其为一种磁扭电器件，磁扭电器件由永磁体/压电相组成，改进后的柔性磁扭电器件由压电相与弹性支撑层粘接而成，外加交变磁场与支撑层上安装的永磁体相互耦合可产生强大的磁电效应。柔性磁扭电器件与传统层状磁电器件不同，它不包含磁致伸缩材料，结构简单，成本低廉，制作工艺流程简便，磁电系数大，能有效地检测电磁场信号和实现磁电能量转换，与现代电子电路兼容性强，所以本文以一种新颖的柔性磁扭电器件作为研究重点。
　　本文首先介绍了传统磁电材料的制备方法、结构组成及磁电效应的产生机理，分析了传统磁电器件的发展瓶颈，进而对一种由永磁体/压电相/弹性层复合而成的磁扭电器件的耦合场理论进行了机理解释，阐述其基本原理，在此基础上设计了结构优化的柔性磁扭电器件，研究其磁电效应，优化其结构尺寸，完善制备工艺，并设计制造了相关实验装备，减小制作环节产生的偏差，完善测试装备使重复测试的偏差控制在千分之五的范围内。
　　本文类比分析了柔性磁扭电器件的物理模型，研究了柔性磁扭电器件的低频准静态磁电特性，明确了磁电系数与磁电器件的长度、厚度，材料的剩磁、压电常数、介电常数、弹性常数、外部施加磁场等一系列的关系，讨论了影响器件磁电系数的主要的因素，根据这些制约因素选择具有最佳参数的 PVDF(聚偏氟乙烯)高分子压电材料作压电相，分别采用不锈钢、铝、铜、聚酰亚胺高分子镀铜薄膜作弹性支撑层。研究了在压电相厚度尺寸不变的情况下，磁电系数随弹性层厚度变化的规律，取得相应的变化曲线,并获得优化厚度。
　　本文同时研究了上述柔性磁扭电器件的谐振磁电效应，研究了谐振时在压电相厚度尺寸不变的情况下，磁电系数随弹性层厚度变化的规律，取得相应的变化曲线，根据这些曲线工程技术人员可以通过选取最佳的弹性层厚度尺寸获得最大的磁电电压转换系数，本文为此提供了有力的数据分析与理论支持。
　　【关键词】：磁电效应；柔性磁扭电器件；磁电电压系数；厚度比
　　
　　 1 综述
　　1.1 引言
　　多铁性材料是一种具有特殊属性的材料。它的特点是在一定的温度条件下同时表现出电极化和磁极化的现象。材料的结构决定了材料性质，这是材料内部电畴和磁畴相互作用的结果，如电极化（polarization）和自旋(spin)有序的双重【1】排列等。换句话说，在这种类型的材料中电畴与磁畴可以同时存在。在多铁性材料中电畴与磁畴通常会有一定程度的相互作用，指的是表征磁极化性质和电极化性质的物理量可以相互触发和控制。即磁化强度( M) 和电极化强度( P) 之间相互作用，当外加一个磁场时，材料的电极化性质改变，电荷聚集后在材料两极之间输出一个电势差；反之，当外加一电场时，材料产生磁化输出,这种现象叫做磁电效应【2】，因此多铁性材
　　料是磁电材料的一种。磁电材料涵盖的范围广泛，包括具有微弱磁电效应的单相晶体和由压电体和磁-力材料组成的双相复合物或者多相材料【3-5】。双相复合物有颗粒复合形式和叠层复合形式等。在有些文献中将双相复合物或者多相材料称为外禀型多铁体，人造多铁体或者多铁性聚合物等。本文所要研究的磁电效应与单相内禀型磁电效应不同，磁电效应不是由电域与磁域直接耦合产生，而是通过多铁性聚合物中的压电晶粒与支撑层间的弹性应力传递而产生，支撑层因受力变形会拉伸或收缩，与之相连的压电晶粒也会随之产生相应的形变，借由应力传递会产生磁电效应，发生磁电转换【6】。
　　随着科学技术的高速发展，传感器件的小型化，智能化是其设计和开发的大趋势【7】。因此，具有磁电效应的电子传感器件受到越来越多的关注和青睐。尤其是半导体为基础的电子器件得到广泛的应用以来，各类传感器件改变了人们的生活和生产方式。在以硅基材料为基础的微电子技术出现后，以磁电效应为基础的磁电传感技术引起了人们的热切关注。在众多形态的磁电材料中，叠层复合材料方兴未艾【8,9】，磁电效应的研究和磁电器件的开发利用长期以来一直是材料学科和磁电子器件领域的研究热点。
　　........

以上为本篇毕业论文范文 柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化的介绍部分。

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