磁致伸缩材料的设计和应用

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磁致伸缩材料的研究及应用

磁致伸缩材料是一种可以在磁场作用下产生机械变形的智能材料。其具有较大的应变及较快的响应速度等特点，在微机电系统、智能结构及磁医学等领域具有广泛的应用前景，因此其研究也备

受关注。

一、磁致伸缩材料的发展历程

磁致伸缩材料最早可以追溯到1920年代的石英研究。1936年，日本学者桥本秀夫首次制备了一种新型材料，被称为“Jiles-Atherton效应”，并用于磁控制装置。20世纪60年代，磁致伸缩

材料得到进一步的发展和研究。在经过多年的努力之后，现今的

磁致伸缩材料已经达到了伸缩应变高达1%、响应速度在毫秒级别

的水平。

二、磁致伸缩材料的基本原理

磁致伸缩材料的基本原理是，当材料处于磁场中时，其晶格结

构会发生变化，从而导致材料的形状发生变化。这种形变可以表

现为伸长或缩短，称为磁致伸缩效应。

磁致伸缩材料可分为单晶磁致伸缩材料与多晶磁致伸缩材料两种。单晶磁致伸缩材料具有单向形变性，对于单向应力或单向磁

场作用下，只表现为一个方向的伸长或缩短。多晶磁致伸缩材料

则可以在不同方向上产生不同程度的形变。

三、磁致伸缩材料的应用

1. 微机电系统（MEMS）

磁致伸缩材料在微机电系统中的应用已经开始取得一定的成果。其最大的应用是作为驱动器件，用于数字微镜、精密运动控制器

等领域。

2. 智能结构

磁致伸缩材料作为一种智能材料，可以被应用于各种智能结构中。例如，可用于便携式电力工具的紧固装置、智能森林高压输

电线路的调整系统等。

3. 磁医学

磁致伸缩材料在磁医学领域也具有潜在的应用价值。例如，用

于放大磁共振成像（MRI）的灵敏度以及用于制造人工肌肉。

超磁致伸缩材料及其应用

一、超磁致伸缩材料基本概况

1．研究背景

20世纪80年代,人们提出智能材料的概念以来,有关智能材料的机理研究、智能材料的制备研究以及以智能材料为基础的智能系统与结构的基础与应用研究已成为当前力学、物理、材料、电子、机械及信息等学界的重大基础及应用课题,并已取得了大量卓有成效的研究,形成了"智能系统科学与技术"这一新兴的多学科交叉的高技术领域。它不仅用在国防和航空航天等高技术领域,而且在民用工业及生产活动中也发挥着重要的作用。

智能材料系统与结构中智能材料是关键,它是一种能通过系统调节材料自身各种功能并对外界复杂环境条件发生变化做出反应而发挥主动功能作用的材料,即具有感知环境变化和对外部环境做出反应的能力。其中,一类是对外界的刺激强度具有感知,如应力、应变、热、光、电、磁、化学和辐射等;一类是对外界环境条件发生变化做出响应。它们可以和控制电路、接口电路、数据通信及电源系统于一体,实现能量之间的转换,制作出各种各样的传感功能和执行功能的智能器件。目前,智能材料具有驱动功能作用的主要有压电材料、电致伸缩材料、形状记忆合金材料、磁致伸缩材料和电(磁)流变液等。表1.1所示为几种智能材料基本性能。

表1.1 几种常用功能材料基本性能指标

超磁致伸缩材料作为一种新型智能材料,其优良的磁致伸缩特性及潜在的应用前景在高技术领域得到普遍的重视,成为智能材料及其应用设计中的一种重要单元。

2.超磁致伸缩的发展

1842年著名物理学家焦耳首先发现:在磁场中,铁磁材料由于磁化状态的改变会引起其长度或体积发生微小变化，这种现象就称为磁致伸缩，也称焦耳效应。其中，材料在磁化过程中伴有晶格的自发变形，会沿磁化方向发生伸长或缩短的现象，称为线磁致伸缩;体积发生膨胀或收缩的现象称为体积磁致伸缩。一般的，由于体积磁致伸缩发生在材料达到饱和磁化以后，且体积磁致伸缩比线磁致伸缩要微弱得多，实际用途又非常少，在测量和研究中考虑得很少，因此工程上的磁致伸缩均指线磁致伸缩。线磁致伸缩的大小用磁致伸缩系数λ(即沿着磁场方向的相对伸长)衡量，如图1.1所示，当材料达到饱和磁化时，义将达到最大值，即称为饱和磁致伸缩系数λs。

磁致伸缩材料

磁致伸缩材料是一类具有磁致伸缩效应的功能材料，它们在外加磁场的作用下

能够产生形变。这种材料在现代工程技术中具有广泛的应用前景，包括在传感器、执行器、声学器件等方面。磁致伸缩材料的研究和应用已经成为材料科学和工程领域的热点之一。

磁致伸缩效应是指在外加磁场的作用下，材料会发生明显的形变。这种效应主

要是由于材料内部的磁畴结构发生改变所导致的。在外加磁场的作用下，材料内部的磁畴会重新排列，从而引起材料的形变。这种形变可以是线性的，也可以是非线性的，具体取决于材料的性质和外加磁场的强度。

磁致伸缩材料的研究始于上个世纪，随着材料科学和工程技术的发展，磁致伸

缩材料的种类和性能得到了极大的提升。目前，常见的磁致伸缩材料主要包括铁氧体、镍基合金、铁-铝合金等。这些材料具有良好的磁致伸缩性能，可以在外加磁

场的作用下产生较大的形变，因此被广泛应用于各种领域。

磁致伸缩材料的应用非常广泛，其中最为重要的应用之一就是在执行器领域。

由于磁致伸缩材料在外加磁场的作用下能够产生形变，因此可以用于制造各种类型的执行器，如电磁阀、电磁泵、电磁马达等。这些执行器具有体积小、响应速度快、能耗低等优点，因此在自动控制系统中得到了广泛的应用。

此外，磁致伸缩材料还可以用于制造传感器。由于磁致伸缩材料在外加磁场的

作用下会产生形变，因此可以用于制造各种类型的传感器，如应变传感器、压力传感器、位移传感器等。这些传感器具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好等优点，因此在工业自动化、航空航天、医疗器械等领域得到了广泛的应用。

总的来说，磁致伸缩材料是一类具有重要应用前景的功能材料，它们在执行器、传感器等方面具有广泛的应用前景。随着材料科学和工程技术的不断发展，相信磁

超磁致伸缩材料及其应用

13新能源（01）班

张梦煌

1305201026

超磁致伸缩材料（GMM）是一种在室温和低磁场条件下，就能产生很大磁致伸缩应变的新型功能材料，具有输出力大、能量密度高、机电耦合系数大、响应速度快、输出应变大等优点，在智能系统中具有广泛的应用前景，其力学响应行为涉及变形场、磁场、涡流场、温度场相互耦合问题，直接关系到智能系统的性能指标和可靠运行。目前人们已经设计并制造出各种智能结构和器件，如:主动减振装置、高精度线性马达、超磁致伸缩微泵、微阀门、微定位装置等等，使得磁致伸缩材料在众多的功能材料中备受瞩目。超磁致伸缩材料Terfenol-D与压电陶瓷材料相比具有更优越的性能。

超磁致伸缩材料(giant magnetostrietive material，简写为GMM)是A.E.Clark 等人于70年代发现的，是一种新型的功能材料，它能有效地实现电能与机械能的相互转换。由于具有应变值大、电能一机械能转换效率高、能量传输密度大、高响应速度等特点，该材料已引起广泛的注意，并逐步开始应用于声纳、超声器件、微位移控制、机器人、流体器件中。表1.1给出了电磁场，变形场和温度场之间能量转换的不同效应。形状记忆合金和压电陶瓷都已在航空航天结构中被用于控制和制动。形状记忆合金非常适合用在高冲程量、低带宽的领域中，例如旋翼叶片的飞行追踪。而压电陶瓷适用于低冲程量、高带宽的情形，例如被安置在直升飞机的后缘襟翼上以降低较高的谐波振动。

磁致伸缩材料可以提供机械能和磁能之间的转化，其带宽在30KHz左右，低于电致伸缩材料和压电陶瓷，但高于形状记忆合金。在过去的几年中，能产生大于0.001应变的磁致仲缩材料受到广泛的关注，这主要是因为这种材料非常适合应用在一些需要较大驱动力和较小位移的领域，如可变形表面，主动振动控制和精确制造等等，在商业应用中也可以产生巨大的经济效益。磁致伸缩器件由于其独特的功能优势在许多危险工作条件和高温环境下性能出众，并且能够在低频磁场下调节应力和位移。相对于电致伸缩材料和压电陶瓷，磁致伸缩材料的优势

磁致伸缩材料的应用课件PPT

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技术挑战与解决方案
要点一
磁致伸缩材料的能量转换效率问题
目前磁致伸缩材料的能量转换效率相对较低，是制约其应用的重要因素之一。为了解决这一问题，研究者们正在探索新型的磁致伸缩材料和优化现有的制备工艺，以提高其能量转换效率。
要点二
磁致伸缩材料的温度稳定性问题
磁致伸缩材料在温度变化时，其磁致伸缩性能会发生改变，这会影响其应用的稳定性和可靠性。为了解决这一问题，研究者们正在研究温度补偿技术和新型的磁致伸缩材料，以提高其温度稳定性。
磁致伸缩材料失去铁磁性的温度点，不同材料具有不同的居里点。
机械品质因数
衡量磁致伸缩材料机械性能的参数，表示材料在振动或声波作用下的能量损耗。
03
磁致伸缩材料的应用领域
声学设备
声波发生器
利用磁致伸缩材料的特性，可以制造出高效、高精度的声波发生器，广泛应用于医疗、军事、探测等领域。
声呐系统
由于磁致伸缩材料具有快速响应和高效能量转换的特点，它被广泛应用于声呐系统中，以提高声呐的探测精度和距离。
结果。
实验方法与步骤
准备样品
对所选磁致伸缩材料样品进行加工和表面处理，确保样品质量和尺寸的一致性。
加磁场和加热
在设定的温度下，对样品施加磁场，观察并记录样品的磁致伸缩性能变化。

电致、磁致伸缩材料功能及应用

二谈电致、磁致伸缩材料功能及应用

一、电致伸缩材料

在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变，称为电致伸缩。这种效应是由电场中电介质的极化所引起，并可以发生在所有的电介质中。其特征是应变的正负与外电场方向无关。在压电体中（见压电性），外电场还可以引起另一种类型的应变；其大小与场强成比例，当外场反向时应变正负亦反号。后者是压电效应的逆效应，不是电致伸缩。外电场所引起的压电体的总应变为逆压电效应与电致伸缩效应之和。对于非压电体，外电场只引起电致伸缩应变。电介质在电场作用下发生弹性形变的现象。是压电效应的逆效应。因电介质分子在电场中发生极化，沿电场方向排列的分子相互吸引而引起。当场强大小发生周期性变化时，能引起材料沿电场方向发生振动。若在电介质材料(如钛酸钡等)两端所加交变电压的频率与材料的固有频率相同时，材料将发生共振。

（1）电致伸缩效应与压电效应

电致伸缩效应也是一种基本的机—电耦合效应，但是对它的实研究开展得较迟，因为电致伸缩是个二次效应，通常由其产生的形变非常小，给实验带来了困难，因此人们对它不太熟悉。

众所周知，电介质晶体在外电场作用下应变与电场的一般关系式

=⋅+⋅⋅式中，第一项表示逆压电效应;d为压电系为: S d E M E E

数，第二项表示电致伸缩效应;M为电极伸缩系数，它是由电场诱导极化而引起的形变与电场平方成正比。逆压电效应仅在无对称中心晶

体中才有;而电致伸缩效应则为所有电介质晶体都有，不过一般说来它是很微弱的。压电单晶如石英、罗息盐等它们的压电系数比电致伸缩系数大几个数量级，结果在低于IMV/m的电场作用下只看到第一项的作用，即表现为压电效应。

磁致伸缩材料的性质和应用

近年来，随着科技的不断发展，磁致伸缩材料也逐渐成为了热

门研究领域之一。磁致伸缩材料简单来说就是指在磁场的作用下

产生形变的材料。它通过磁场的调控来控制其形态和大小，具有

很强的应用前景。本文将探讨一下磁致伸缩材料的性质和应用。

一、磁致伸缩材料的性质

磁致伸缩材料的最显著性质就是其具有良好的磁致伸缩效应。

即进行电磁控制时，材料会出现明显的形变。这种效应是由几种

因素共同作用导致的。首先是晶体结构的改变。磁场的作用下，

晶体的格点结构会产生改变，使得晶体的尺寸发生相应变化。其

次是磁滞行为。磁致伸缩材料在磁化过程中会产生磁滞现象，也

就是在磁场强度相等的情况下，其磁矩大小会因之前历史磁场的

影响而不同。最后是弹性变形。在磁场的作用下，磁致伸缩材料

中的应力和应变也会发生相应变化。

除了磁致伸缩效应外，磁致伸缩材料还有一些其他的性质。例如，它们具有优异的磁学性能，能够在高频下表现出优秀的磁性。此外，磁致伸缩材料的电学性质也很好。一些研究发现，在外加

电场的作用下，磁致伸缩材料的磁致伸缩效应也会发生相应变化。

二、磁致伸缩材料的应用

由于磁致伸缩材料具有良好的磁致伸缩效应和其他一些优异的性质，所以在实际应用中具有广泛的前景。以下列举了几个常见的应用场景：

1. 精密仪表

磁致伸缩材料具有很高的灵敏度，能够测量非常微小的力量或形变。因此，它们被广泛应用于各种精密仪表的测量和控制中。例如，磁致伸缩传感器可以用于制作高精度的压力、温度、速度等传感器，其精度比传统的传感器高得多。

2. 压电陶瓷

近年来，磁致伸缩材料已经开始被应用于压电陶瓷领域。因为磁致伸缩材料具有很好的磁致伸缩效应和良好的电学性能，可以用于制作更高性能的压电陶瓷材料。这种材料可以用于制作高效的声波发生器、探头等。

磁致伸缩材料的制备及其应用研究

磁致伸缩材料是一种独特的材料，它具有在磁场作用下发生形变的能力。该材

料是由一种复杂的晶体结构组成，其中的结构可以随着外界磁场的变化而发生改变。

制备磁致伸缩材料需要经过复杂的化学和物理加工过程。首先是材料的选择，

磁致伸缩材料主要由金属、合金和氧化物等材料制成。然后，需要通过高温熔炼、高压制备等方法制备、处理合金或氧化物。然后进行物理生长，可以采用单晶生长或薄膜制备的方式。最后需要进行一些物理实验，如X射线衍射、扫描电子显微

镜等。

磁致伸缩材料的应用非常广泛，其中最常见的应用是在磁致伸缩传感器方面。

磁致伸缩传感器是一种用于测量位移和力量的传感器，它可以测量非常小的变化，同时具有高精度、高灵敏度的特点，因此被广泛用于工业自动化和机器人控制等领域。此外，在医学和航空航天等领域也有着广泛的应用，如用于人体生理信号的检测和空间设备的驱动控制等。

除此之外，磁致伸缩材料还有着其他特别的应用。例如，在噪声控制领域，磁

致伸缩材料可以用于防振和噪声衰减，可以在建筑结构和车辆上使用。在电磁阀和电子发射管等电子器件中，磁致伸缩材料也有着重要的应用。

需要注意的是，磁致伸缩材料虽然具有许多优点，但也有其缺点。例如，磁致

伸缩材料的应变受限于磁场强度，因此它只能用于较小的应力和位移。

总的来说，磁致伸缩材料是一种非常重要的材料，它在各个领域都有着广泛的

应用。因此，磁致伸缩材料的研究和开发还需要进一步加强。未来，我们可以预见，随着技术的发展，磁致伸缩材料的应用领域还将会继续扩大。

磁致伸缩材料介绍

磁致伸缩材料的工作原理可以追溯到19世纪末期发现的磁致伸缩效应。这一效应是当材料置于磁场中时，其磁导率的改变导致了尺寸的变化。在正常情况下，材料呈现伸缩效应，即在磁场中会发生延长或收缩。这种

材料的伸缩能力与磁场的大小和方向有关。

磁致伸缩材料具有许多独特的特性。首先，它们具有良好的力学性能，能够承受较大的应力和应变。其次，磁致伸缩材料对磁场响应迅速，具有

较高的响应速度。此外，这些材料具有优异的耐疲劳性能和长寿命，可以

在频繁的循环工作下长时间使用。

磁致伸缩材料在许多领域有广泛的应用。其中一个主要领域是医疗器械。磁致伸缩材料可以用于设计和制造可植入的医疗器械，如人工心脏瓣

膜和血管支架。与传统材料相比，磁致伸缩材料具有更好的生物相容性和

可调节性能，可以更好地适应人体的需要。

另一个重要的应用领域是机械工程。磁致伸缩材料可以用于设计和制

造精密的运动控制系统、精密仪器和机器人等。由于其高精度和高反应速度，磁致伸缩材料可以实现更精准的位置控制和动态响应。

磁致伸缩材料还可以用于航空航天领域。在航空航天器的设计中，磁

致伸缩材料可以用于调节舰船和导弹的翼展、改变航天器的形状和调整天

线的方向等。这些应用可以提高飞行器的机动性和操作灵活性，提高其在

空中的性能。

除了上述的应用领域，磁致伸缩材料还被广泛应用于声学和振动控制、智能材料和结构、电磁阻尼器和电磁发电等领域。它们的应用潜力还在不

断扩大。

虽然磁致伸缩材料已经取得了很大的进展，但仍存在一些挑战。当前

的磁致伸缩材料需要较大的磁场才能实现可观的尺寸变化，并且在高温和

磁致伸缩材料及应用

磁致伸缩材料通常由多个金属和非金属材料组成，其内部结构中夹杂

着磁性微粒或磁性颗粒，这些磁性物质能够改变材料的微观结构和磁性，

从而实现形变效应。磁致伸缩材料的磁致伸缩效应与其磁导率、饱和磁感

应强度和晶格缺陷等有关。

首先是磁致伸缩材料在航空航天领域的应用。磁致伸缩材料可以用作

火箭推进器和导弹控制系统的执行器。由于磁致伸缩材料具有快速响应、

可控形变和高力输出等特点，可以用于改变火箭和导弹的姿态和运动轨迹。此外，磁致伸缩材料还可以用于飞机和航天器的机翼和舵面的形变控制，

提高飞行效率和操控性能。

其次是磁致伸缩材料在机械工程领域的应用。磁致伸缩材料可以用于

制造智能结构和精密仪器。利用磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，可以实现

自适应和形变控制，提高机械系统的准确性和适应性。此外，磁致伸缩材

料还可以用于制造微纳机械器件和微电子机械系统，实现微小尺寸和高精

度的运动控制。

再次是磁致伸缩材料在医学领域的应用。磁致伸缩材料可以用于制造

可植入和可内置的医疗器械和设备。利用磁致伸缩材料的形变性能，可以

制造可调控形状和大小的支架、导管和植入物，用于治疗血管疾病和心脏病。此外，磁致伸缩材料还可以用于制造可控释放药物的载体和微泵，实

现精确的药物输送和治疗。

最后是磁致伸缩材料在能源领域的应用。磁致伸缩材料可以用于制造

磁致发电器和磁致冷却器。利用磁致伸缩材料的磁致发电效应，可以将磁

场能转化为电能，实现能量的捕捉和转换。同时，磁致伸缩材料还可以用

于制造磁致冷却器，利用磁致伸缩材料的磁致热效应实现低温制冷和高效能源利用。

磁致伸缩材料

磁致伸缩材料（Magnetorheological Elastomers, MREs）是一种

基于磁流变效应的智能材料，具有在外加磁场作用下发生可逆形变的特性。它可以通过控制外部磁场来实现形状变化和力的调节，因此被广泛应用于机械、航空航天、汽车、生物医学等领域。

磁致伸缩材料由弹性基体和磁性颗粒组成。弹性基体通常采用聚合物材料，如聚氨酯、硅橡胶等，具有良好的柔韧性和弹性。磁性颗粒则是通过将铁磁体粉末或磁性纳米颗粒分散在基体中而获得的，具有良好的磁导率。当外加磁场施加在磁致伸缩材料上时，磁性颗粒会在磁场的作用下重新排列形成磁链，使得材料呈现出可逆的形变特性。

磁致伸缩材料的形变行为可以通过调节外部磁场的强度和方向来实现。当磁场强度增加时，磁致伸缩材料会发生自由膨胀，从而改变其形状。当磁场减弱或消失时，材料会返回原始形状。这种可逆形变的特性使得磁致伸缩材料可以适应不同形状和尺寸的应变。

除了形状变化外，磁致伸缩材料还可以通过调节磁场来调节其力学性能。当磁场强度增加时，材料的刚度和硬度会增加，从而改变其抗压、抗拉性能。这种可控性使得磁致伸缩材料可以用于制造智能结构和装置，如变形机械臂、智能阀门和振动吸收器等。

磁致伸缩材料还具有其他优异的性能，如快速响应速度、高灵

敏度和稳定性。由于磁致伸缩材料的磁性颗粒可以实现微观尺度的重新排列，因此它的响应速度非常快，通常在几毫秒到几十毫秒之间。此外，磁致伸缩材料对外界磁场的变化非常敏感，可以通过微小的磁场调节来实现精确的控制。此外，磁致伸缩材料还具有良好的稳定性，能够长时间保持其性能。

磁致伸缩材料的设计和应用知识分享

的理想化。
磁畴的重新定位的物理背景在于简要、纲要性的描述图 2。在 0 和 1 区间之间，提供的磁场很小，磁畴几乎不体现其定位模式。由材料如何形成所决定的内容或许是其通常的定位形式的一小部分，显出其永久性的偏磁性。其导致的应变与磁致伸缩材料的基本结构和材料化学成分均匀性有很大联系。在 1-2 区间，我们设想，应变与磁场之间存在几乎趋于线性的关系。因为关系简单，容易预测材料的性能，所以，大部分设备被设计工作于这个区间。曲线超过点 2 后，应变与磁场关系又变为非线性，这是由于大部分磁畴已经按照磁场的方向排
外加磁场作用下改变的理想化关系。当磁场反向施加，现象理应相反，即材料负向应变，但负向场产生了如同正向场的伸长磁致伸缩效应。曲线形仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢4
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与磁致伸缩效应相关的最为人们所知的效应就是焦耳效应。即铁磁棒
精品资料
在纵向磁场中体积扩张（由于正向磁致伸缩效应），或者缩小（由于负向
魏德曼效应的逆效应被称为马陶
作动器机理可以被用于多种用途的。西效应。
另一种广泛应用的磁致伸缩效应
在线圈中通入交流电，产生纵向
被称为维拉利效应。这种效应基于这磁场，这也反过来在试件中产生磁通
样的现象，当外力施加于试件，穿过密度。已有的交变磁通可以被另一个

磁致伸缩材料

磁致伸缩材料是利用磁场场对材料形状进行控制的一种新型材料。在磁场作用下，磁

致伸缩材料可以达到预先设定的形状，并在不受磁场影响时保持其形状，极大地提高了一

定材料的性能。

磁致伸缩材料通常由铁氧体和支撑网络组成，在具有外加磁场的前提下，发生局部膨

胀或缩小，从而改变其外形或尺寸，所实现的磁致伸缩过程是利用的铁氧体的磁场控制局

部膨胀或缩小，产生材料的整体变形。

磁致伸缩材料的应用和发展受到了人们的广泛关注，目前已经成为一种应用非常广泛

的新材料，它表现出了很强大的特性，如高力学性能、高可靠性、高度可控性、简单适用、成本可控等特点，可以用于很多领域。

例如，在建筑领域，磁致伸缩材料可以用来制造防盗门，可以根据温度的变化而自动

调节大小，增强安全性。

磁致伸缩材料具有很多优势，且技术不断发展，令用户拥有更多可能和选择，将为未

来建筑、航空、汽车等一系列产品带来更多好处。

磁致伸缩材料的设计和应用

磁致伸缩材料是一种具有特殊性能的功能材料，可以在外加磁场的作

用下发生形变，即可以实现磁致伸缩。磁致伸缩材料具有广泛的应用前景，在机械工程、电子工程、医疗和生命科学等领域都有重要的应用。本文将

从磁致伸缩材料的设计和应用两个方面进行介绍。

首先，磁致伸缩材料的设计是实现其性能优化和应用扩展的关键。磁

致伸缩材料通常由两大类组成：一类是通过添加磁致伸缩微粒或纳米晶颗

粒到传统金属材料中实现磁致伸缩效应；另一类是利用磁性材料特有的结

构和相互作用实现磁致伸缩效应。

在具体的设计中，需要考虑以下几个方面。首先，材料的磁致伸缩效

应与其磁特性有关，所以需要选择具有良好磁性能并符合特定应用要求的

磁性材料作为基材。例如，镍基合金是一种常用的磁致伸缩材料，因为它

具有良好的磁性能和热稳定性。其次，需要选择合适的微粒或纳米颗粒作

为磁致伸缩增强剂，并控制其粒径和含量以实现最佳效果。例如，添加合

适粒径的铁基或铁氧体微粒可以显著增强材料的磁致伸缩效应。此外，材

料的晶体结构和化学成分也会对磁致伸缩效应产生影响，所以需要进行相

应的调控和优化。

其次，磁致伸缩材料具有广泛的应用前景。在机械工程领域，磁致伸

缩材料可以用于制造高精度控制元件，例如电磁驱动器、电磁阀和精密仪

器等。这些元件可以利用磁致伸缩的特性实现快速的运动和高精度的控制。在电子工程领域，磁致伸缩材料可以用于制造磁性传感器和磁性存储器等

设备。磁致伸缩材料还可以在医疗和生命科学领域发挥重要作用。例如，

可以利用磁致伸缩材料制造可控的药物输送系统，用于实现精确的治疗和

磁致伸缩材料的应用

磁致伸缩材料的基本原理是通过磁感应强度的变化来调节材料的微观

结构，从而实现长度的变化。这种原理基于磁致应变效应，即材料在磁场

的作用下产生的形变。磁致伸缩材料一般由两个相互穿插的部分组成，一

部分是磁致伸缩激发器，具有良好的磁致应变效应；另一部分是力传递机构，用来将磁力转化为线性位移。

磁致伸缩材料在机械领域有很多重要的应用。例如，在精密仪器和机

械装置中，常常需要调节长度以满足特定的要求。磁致伸缩材料可以应用

在这些装置中，通过控制磁场的强度来调节装置的长度。另外，在医疗器

械中也有广泛的应用，例如用于血管支架的放松和收缩。

在电力领域，磁致伸缩材料也扮演着重要的角色。由于磁致伸缩材料

的优良性能，可以用于电力输送线路的调节。根据实际需求，磁致伸缩材

料可以通过调节磁场的强度来实现输送线路的缩短或拉长，从而提高电力

系统的效率和可靠性。

在航空航天领域，磁致伸缩材料的应用也非常广泛。例如，在航天器

的姿态控制系统中，可以使用磁致伸缩材料来实现航天器的动态姿态控制。该材料可以根据磁场的变化调节长度，从而改变航天器的姿态。此外，磁

致伸缩材料还可用于行星探测器的伸缩臂、太阳帆等部件的控制。

在智能材料领域，磁致伸缩材料也具有广泛的应用。例如，在结构控

制和振动减缓中，可以利用磁致伸缩材料来调节结构的刚度和阻尼。另外，磁致伸缩材料还可以用于可穿戴设备、智能家居等领域，通过调节磁场的

强度实现可穿戴设备的长度变化或家居设备的伸缩。

总结起来，磁致伸缩材料具有广泛的应用前景。在机械、电力、航空航天和智能材料等领域都有重要的应用。随着科学技术的不断进步，磁致伸缩材料的性能和应用领域还将不断扩展，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能性。

磁致伸缩材料及应用要点

Hale Waihona Puke Baidu
超磁致伸缩材料优点
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（1）磁致伸缩系数大。（2）能量转换效率高。超磁致伸缩材料在49%~56%之间，而压电陶瓷在23%~52%之间，传统的磁致伸缩材料仅为9%左右。（3）居里温度在300℃以上。远比传统的磁致伸缩材料高，可适用于较高的温度环境。（4）能量密度大。是Ni的400~500倍，是压电陶瓷的 12~30倍。（5）机械响应速度快。仅10-6s级且可电控。（6）承载能力大。可在强压力环境下工作。（7）工作频带宽。既适用于几十赫兹的低频又适用于超高频。
方环换能器
• 在大功率低频声纳系统方面，使用较多的水声换能器是方环换能器，是由美国的Gould公司与Rayfhlon公司共同研制生产出来的。它最大的特点是在低频中仍具备大功率，传输距离远，而且体积小，耐高压。在许多国家的海军装备中，其声纳系统都是由采用这种形式。
力传感器
• 当受外力作用时，力作用使敏感元件产生形变并引起磁路状态发生变化，通过监测线圈中的感应电压实现对力的测量。
磁致伸缩材料及应用
制作日期：2014/6/11
磁致伸缩效应
• 19世纪40年代，焦尔发现：当磁性体（如金属Fe 、Ni）等的磁化状态改变时，其外型尺寸或体积会发生微小的变化，这就是磁致伸缩效应，又称焦尔效应。 • 磁致伸缩材料：具有磁致伸缩效应的磁(电) —机械能转换材料。