磁电效应及磁致伸缩铁电复合磁电材料
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜在微电子学、光电子学、传感器技术等领域的应用越来越广泛。
这些复合薄膜的磁电耦合效应，特别是其性能的优化和调控，成为了众多科研人员的研究焦点。
本文将主要探讨两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应，分析其特性、性能及潜在应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是由铁磁材料和铁电材料组成的复合结构。
其中，铁磁材料具有磁性，而铁电材料则具有电性。
这两种材料的复合可以产生独特的磁电耦合效应，为新型电子器件的研发提供了新的可能性。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应（一）第一种复合薄膜第一种铁磁/铁电复合薄膜通常由多晶铁磁材料和单晶铁电材料组成。
这种结构使得其在磁场和电场的作用下，产生显著的磁电耦合效应。
当施加磁场时，铁磁材料的磁化状态发生变化，进而影响铁电材料的极化状态，反之亦然。
这种相互影响使得该复合薄膜在传感器、存储器等领域具有潜在的应用价值。
（二）第二种复合薄膜第二种铁磁/铁电复合薄膜则采用了特殊的纳米结构，使得其在磁电耦合效应上具有更高的性能。
这种结构通过优化材料的微观结构，提高了磁场和电场之间的相互作用，从而增强了磁电耦合效应。
此外，该结构还具有较高的稳定性和耐久性，使其在高频、高功率的应用中表现出色。
四、实验结果与讨论通过对两种铁磁/铁电复合薄膜的制备、性能测试及分析，我们得到了以下结果：1. 第一种复合薄膜在磁场和电场的交互作用下，表现出显著的磁电耦合效应。
其响应速度快，但在某些极端条件下可能出现性能不稳定的问题。
2. 第二种复合薄膜的磁电耦合效应更为显著，且具有较高的稳定性和耐久性。
其纳米结构使得磁场和电场之间的相互作用更为强烈，从而提高了器件的性能。
3. 通过优化材料的微观结构和制备工艺，可以进一步提高这两种复合薄膜的磁电耦合效应。
例如，调整材料的成分比例、优化制备过程中的温度和时间等参数，都可以使得薄膜的性能得到提升。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜在微电子学、光电子学、传感器等领域的应用越来越广泛。
这类复合材料因其独特的磁电耦合效应，使其在多功能器件的制造中具有极大的潜力。
本文将针对两种不同的铁磁/铁电复合薄膜，深入探讨其磁电耦合效应的特性和应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是一种由铁磁材料和铁电材料组成的复合材料。
其中，铁磁材料具有显著的磁性，而铁电材料则具有自发的极化特性。
当这两种材料在纳米尺度上复合时，由于它们之间的相互作用，会形成一种新的物理现象——磁电耦合效应。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的介绍（一）复合薄膜A复合薄膜A由铁磁材料和铅基铁电材料组成。
这种材料具有高饱和磁化强度和高介电常数等特性，因此被广泛应用于微波器件、传感器等。
其磁电耦合效应的产生机制主要是由铁磁和铁电材料的相互作用所驱动的。
（二）复合薄膜B复合薄膜B则由其他类型的铁磁材料和锆基铁电材料组成。
该类薄膜在温度和电场作用下，可以表现出良好的稳定性。
同时，由于它具有更高的热稳定性和较低的漏电流，使得其在高温、高功率的应用场合具有更强的竞争力。
四、两种复合薄膜的磁电耦合效应两种复合薄膜的磁电耦合效应主要体现在它们对外部磁场和电场的响应上。
在施加磁场时，由于铁磁材料的磁化作用，使得薄膜的电阻率、介电常数等物理性质发生变化；同时，由于铁电材料的极化作用，也会对磁场产生响应。
这种相互作用使得两种材料之间形成了一种新的耦合机制，从而产生了磁电耦合效应。
五、实验结果与讨论我们通过实验研究了两种复合薄膜的磁电耦合效应。
实验结果表明，这两种复合薄膜都具有良好的磁电耦合性能，可以有效地将磁场和电场相互转换。
其中，复合薄膜A在高频下表现出更好的性能，而复合薄膜B在高温环境下则表现更为稳定。
这些结果表明，两种薄膜各自在特定场合下的应用优势。
六、应用前景这两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应具有广泛的应用前景。
磁致伸缩材料及铁磁体性质
磁致伸缩材料及铁磁体性质磁致伸缩材料（magnetostrictive materials）是一类具有特殊磁性和力学性能的材料。
当外加磁场改变时，这些材料会发生体积和形状的变化。
这种通过磁场来控制机械变形的特性使得磁致伸缩材料具有广泛的应用前景。
磁致伸缩材料的磁性是其具有磁性的基础。
在外加磁场的作用下，磁致伸缩材料中的磁矩会发生定向排列，从而导致材料的体积发生变化。
这种反应是由于磁矩的定向排列导致了晶格的畸变，进而引起材料的形变和伸缩。
磁致伸缩材料的形变和伸缩能力取决于材料自身的磁性和力学性能。
磁致伸缩材料通常分为铁磁体和软磁体两类。
铁磁体是一类具有强磁性的材料，常见的铁磁体有镍铁合金、镍钴合金等。
这些材料在外加磁场作用下，磁矩定向排列，导致材料的体积发生变化。
铁磁体具有很高的磁致伸缩效应，因此在磁致伸缩技术中得到了广泛应用。
例如，铁磁体可以用于制造磁电传感器、磁致伸缩执行器等。
除了铁磁体，软磁体也是一类常用于制造磁致伸缩材料的材料。
软磁体是一类具有低磁滞和低剩磁性能的材料，具有很强的磁导率和低损耗。
软磁体的磁性能使得它们在应用中具有更高的控制灵活性和效率。
软磁体主要用于制造磁致伸缩变形传感器、磁振动器件等。
磁致伸缩材料除了具有磁性能外，还具有一些其他的重要性质。
首先，磁致伸缩材料具有良好的稳定性和可重复性。
在外加磁场变化时，这些材料的体积变化是可逆的，即当磁场变化恢复到初始状态时，材料也能恢复到初始状态。
其次，磁致伸缩材料具有快速的响应速度和高灵敏度。
当外加磁场变化时，这些材料的形变能够快速响应，且具有较高的灵敏度。
最后，磁致伸缩材料还具有大的形变量和伸缩比。
这使得它们在应用领域中具有更广泛的应用前景。
总之，磁致伸缩材料是一类具有特殊磁性和力学性能的材料，通过外加磁场可以实现材料体积和形状的控制。
铁磁体和软磁体是常见的磁致伸缩材料，具有很高的磁致伸缩效应。
磁致伸缩材料具有稳定性、可重复性、快速响应速度和高灵敏度等特性，具有广泛的应用前景。
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。
在一般铁电陶瓷中，电致伸缩系数比压电系数大，在没有极化前虽然单个晶粒具有自发极化但它们总体不表现净的压电性。
在极化过程中净的极化强度被冻结(即剩余极化)并产生一个很强的内电场，如BaTIO。
陶瓷净的剩余极化产生一个27MV/m的内电场，这样高的内电场起了电致伸缩效应的偏压作用，因此极化后陶瓷在弱外电场作用下产生宏观线性压电效应。
(2023版)磁电复合材料的磁电效应及其工作原理(新版)
材料与信息，能源并列称为当代文明的“三大支柱' 社会综合实力的増强和人们物质文化水平的提高都与高性能的新型材料相关•功能材料主要包括了一大类电介质和铁性材料，主要涉及电、磁、声、光，热等物理效应，是众多电子元器件的基础「基于这些材料，产生了许多电子元器件，如片式电容、片式电感、磁通门等等。
随着社会的进步及科学的发展,传统材料将会逐渐.难以满足现代技术的要求，寻觅更高性能的新材料或者开辟多功能材料将是未来功能材料的主要发展方向。
參铁性材料是一种新型功能材料"多铁性材料是指具有两种或者两种以上铁性的材料q其中铁性是指铁龟性（ferroelectricity铁磁性（足rrom篇gnetim）以及铁弾性（ferroelasticity）»多铁性材料除了具备本身的铁性外，还具有两种铁性的交叉耦合性能，如磁电、磁介电等性能，是一种具有新性能也具有多功能性的新材料。
这些特殊性能在新型传感器、换能器以及能量采集器等器件上具有潜在的应用［,^L 2022年，多铁性材料被评为（Science^杂志预测的2022年世界最值得关注的7大热点研究领域，近年来，多铁性材料的研究【2』山句已经逐渐成为当前国际材料科学领域的热点之一。
其中，具有铁电性和铁磁性的磁电复合材料受到人们越来越多的关注"」气它多样化的成份与结构以及很显著的磁电耦合性能促进了新型电子器件的开辟卩吼在自然界中惟独少数单相化合物具有多铁效应，且化合物的Curie温度和N6el温度通常远低于室温.早期科研人员花费巨大的精力去合成単相多铁材料，但结果都不够理想，因这人们开始倾向于采用复合的方法来获取磁电材料。
磁电复合材料是将铁电材料与铁磁材料经各种方法复合形成的一种新型多铁性材料点与大多数单相磁电材料相比，磁电复合材料在室温下就具有磁电構合效应且磁租转换系数较大。
因此.采用复合方式获得磁电效应受到众多研究者的重视“七基于磁电复合材料的室温磁电性能，它在微波信号传输、换能器、宽频段磁探測、磁传感器、存储器等领域具有潜在的应用卩皿％随者磁电复合材料的逐渐发展，人们的研究重点从前期的理论预測、简单体系的制备和磁电性能研究［以及刀方面逐渐延伸到复杂体系的制备以及器件开辟区応咫（比如能量采集器、换能器）等方面，各个尺度下的磁电复合材料及其器件正在得到充分的发展°磁电效应是指材料在外加破场作用下产生电极化或者占材料在外加电场作用下产生破化的现象〔列.对于磴电复合14料来讲，磁电效应可认为是压电效应和磁致伸墙效应“乘税”的体现，可義示为，观峥制讐成心峥烏譬 ------------------------------------------------ X1-1)将压电相和压磁相以一定的方式复合就可以得到较理想的磁电效应卩5■询.1.11压电效应圧电效应(piezoelectric eflect) M J. Curie 和P. Curic 兄弟于1880 年在a 石英晶体上首先发现的。
电致和磁致伸缩材料的功能
电致和磁致伸缩材料的功能1 电致材料1.1 电致伸缩效应电致伸缩效应是一种机电祸合效应它是指当外电场作用于电介质上时, 所产生的应变正比于电场强度或极化强度的平方的现象由于电致伸缩效应引起的应变与外加电场的方向无关, 所以一般固体电介质都能产生电致伸缩效应。
1.2 电致伸缩材料电致伸缩效应在一切固体电介质中都有, 但其大小不同因为应变正比于介电常数的平方, 所以铁电体在其相变温度附近应该有较大的应变从应用上看, 要求加一个不太强的电场, 能够产生足够大的应变, 而且应变与电场的关系没有滞后, 重复性好, 同时还要求温度效应小为此, 应该选择介电常数大并属于扩散相变的材料此外还要求平均居里温度在室温以下, 接近室温, 扩散区较长目前, 大部分铁电体及一些非铁电体如石英、碱卤晶体等材料的电致伸缩系数都已经测量到了，已经发现电致伸缩效应显著的材料有：铌镁酸铅一钦酸铅固溶体（PMN-PT）,铌镁酸铅一钦酸铅一铌锌酸钡固溶体（PMN-PT-BNZ）,掺钡的错钦酸铅(Ba2PZT),掺翻的锆酸铅（La2PZT）。
1.3 电致伸缩材料的发展方向一、多元化压电陶瓷按其所组成的固溶体的化合物成分构成可分为一元系压电陶瓷, 如钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)和偏铌酸铅(Pb(NbO3)2)等;二元系压电陶瓷, 如目前使用最多的锆钛酸铅(xPbZrO3-(1- x )PbTiO3或Pb(Zr x Ti1-x O3)),这是目前使用最为广泛的PZT 系列压电陶瓷;三元系及多元系压电陶瓷,通常是在具有钙钛矿型结构的PZT二元系中再加入第三种或第四种化学通式为ABO3型化合物而形成三元系或多元系固溶体,以获得所需要的宽性能调节范围, 得到不同性能参数的压电陶瓷,以满足不同的市场需求。
与PZT 压电陶瓷相比,三元系或多元系压电陶瓷的烧结性能良好,不但烧成温度范围宽,而且PbO 挥发也少,陶瓷的工艺重现性好,易获得气孔率少的致密陶瓷体,可获得具有高机械强度和电气性能, 及在某些方面有显著特点的压电陶瓷。
铁磁合金／压电材料复合磁电效应研究
Ａｂｓ ｒ ｔ Ａ Ｎｉｂ ｓ ｄ ｓ ｉｇ ａｌｙ ｉｚ ｅｅ ｔｉ ｇ ｅｏ—ｌ ｃｒｃ ｌｃ ｍｐｏ ｉｅ ｍａ ｅｉ ｌｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｅｏ ｄ ｂｙ ｔａｃ ： Ｆｅ — ａ ｅ ｐｒｎ ｌ ／ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｍａ ｎ ｔ ｅｅ ｔｉａ ｏ ｏ ｓｔ ｔ ｒａ ａ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌｐｅ ｔ ｅ ｈ ｇ ｃ ａ ｉａ ｑｕ ｌｔ ｆｃ ｏ ｏ ｈ Ｆｅ — ａ ｅ ｓ ｉｇ ｌｏ ｈ ｉ ｈ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ａｉｙ ａ ｔ ｒ ｆ ｔ ｅ Ｎｉｂ ｓ ｄ ｐｒｎ ａｌｙ．Ｂａ ｅ ｏ ｈ ｑｕｖ ｌ ｎ ｃｒ ｕｔ ｓ ｄ ｎ ｔ ｅ ｅ ｉａ ｅ ｔ ｉｃ ｉ ｍｅ ｈ ｄ，ｈｅ ｔｏ ｔ
磁致伸缩材料及应用要点
超精密机床微进给机构
• 位移精确度高((可达纳米级))、响应速度快、输 入功率小、设计相对简单，适用于精密和超精密 加工。
薄膜型磁致伸缩驱动器
• 当在超磁致伸缩薄膜的 长度方向外加磁场时， 产生正磁致伸缩的 TbFe 薄膜伸长，而产生 负磁致伸缩的 Sm-Fe 薄膜缩短，横梁便向下 弯曲；而当在其横向加 磁场时，产生正磁致伸 缩的 Tb-Fe 薄膜缩短 ，而产生负磁致伸缩的 Sm-Fe 薄膜伸长，横梁 则向上弯曲。
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。
磁致伸缩阀门燃料喷射系统
• 瑞典设计的对燃料喷射阀 门进行控制的装置。它由 一根具有负磁致伸缩系数 的棒去打开阀针。驱动线 圈中的电流为零时，阀针 将燃料流关闭；驱动线圈 中通有电流时，阀针打开 允许燃料流通过。可实现 对燃料的精密、瞬时控制 ，使燃料充分燃烧，减少 污染。可应用于汽车和飞 机等内燃机。
磁致伸缩马达
•
1988年德国柏林大学的 L.Kiesewetter教授研制出 世界上第一台超磁致伸缩 马达。当移动线圈通入电 流且位置发生变化时, 超 磁致伸缩棒运动部分分别 在纵向和径向方向上产生 磁致伸缩应变, 使超磁致 伸缩棒交替伸缩, 像虫子 一样蠕动前进。它的最大 速度可达 20mm/s 并具有 驱动重载无反冲的优点。
铁磁颗粒对超导体磁致伸缩及有效力学性能的影响
铁磁颗粒对超导体磁致伸缩及有效力学性能的影响铁磁颗粒对超导体磁致伸缩及有效力学性能的影响超导体作为一种在低温下电阻完全消失的材料，具有广泛的应用前景，尤其在电力传输、磁共振成像和量子计算等领域。
然而，在实际应用中，超导体材料面临着一些挑战，如超导电流密度的限制、热稳定性问题以及机械性能的要求等。
近年来，研究人员发现铁磁颗粒可以在超导体中引入磁致伸缩效应，并显著改变超导体的微观结构和宏观性能。
本文将讨论铁磁颗粒对超导体磁致伸缩及有效力学性能的影响。
首先，铁磁颗粒的引入可以改变超导体的磁场分布，从而改变超导电流的路径。
在外加磁场的作用下，超导体中生成的磁场会使铁磁颗粒发生磁致伸缩，改变超导体内部的磁场分布。
这种磁致伸缩效应可以调节超导体中的局部电流密度，从而提高超导电流的分布均匀性。
其次，铁磁颗粒的引入还可以改变超导体的力学性能。
由于超导体在低温下具有良好的导电性，因此在实际应用中需要考虑其机械强度和韧性。
铁磁颗粒的引入可以改变超导体的晶粒结构和晶界行为，从而调节超导体的机械强度和韧性。
此外，铁磁颗粒还可以通过与超导体之间的相互作用，改变超导体的失超行为和能量耗散。
此外，铁磁颗粒对超导体的磁致伸缩和有效力学性能的影响还与其组成和形状有关。
研究人员通过改变铁磁颗粒的组分和形状，可以调节超导体的磁致伸缩效应和力学性能。
例如，通过控制铁磁颗粒的尺寸和形状，可以改变超导体的应力分布，优化机械性能。
总结起来，铁磁颗粒可以在超导体中引入磁致伸缩效应，通过改变超导体的磁场分布和改善超导电流的路径，从而提高超导体的超导性能。
同时，铁磁颗粒的引入还可以改变超导体的力学性能，调节超导体的机械强度和韧性。
研究人员通过改变铁磁颗粒的组成和形状，可以进一步优化超导体的性能。
因此，铁磁颗粒对超导体磁致伸缩和有效力学性能的研究将有助于超导体材料的应用和性能优化。
然而，需要指出的是，本文仅仅涉及到了铁磁颗粒对超导体磁致伸缩及有效力学性能的影响，实际情况还远不止于此。
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜材料在微电子器件和传感器领域的应用越来越广泛。
铁磁材料和铁电材料由于具有独特的磁学和电学性质，两者的结合产生的复合材料能够具有丰富的物理特性，包括磁电耦合效应。
本篇论文旨在深入探讨两种不同结构的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应。
二、铁磁/铁电复合薄膜的概述铁磁/铁电复合薄膜是一种新型的复合材料，它结合了铁磁材料和铁电材料的特性。
铁磁材料具有磁性，而铁电材料则具有电性。
当这两种材料以特定的方式结合时，它们之间会产生一种特殊的相互作用，即磁电耦合效应。
这种效应在微电子器件和传感器领域具有广泛的应用前景。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的制备与性质本文选取了两种不同结构的铁磁/铁电复合薄膜进行研究，分别是多层膜结构和纳米颗粒复合结构。
多层膜结构由交替堆叠的铁磁层和铁电层组成，而纳米颗粒复合结构则是在铁电基底上均匀分布着铁磁纳米颗粒。
这两种结构的复合薄膜具有不同的物理特性，对于磁电耦合效应的影响也不同。
四、两种结构下的磁电耦合效应分析（一）多层膜结构的磁电耦合效应多层膜结构的铁磁/铁电复合薄膜在磁场和电场的作用下，会产生明显的磁电耦合效应。
当外加磁场时，铁磁层会产生磁化，从而改变薄膜的电阻和电容等电学性质。
同时，由于铁电层的存在，外加电场也会影响薄膜的磁学性质。
这种相互影响导致了显著的磁电耦合效应。
（二）纳米颗粒复合结构的磁电耦合效应与多层膜结构相比，纳米颗粒复合结构的铁磁/铁电复合薄膜在磁电耦合效应上表现出不同的特点。
由于纳米颗粒的尺寸效应和界面效应，这种结构的薄膜在磁场和电场的作用下表现出更强的磁电耦合效应。
此外，纳米颗粒的分布和大小对薄膜的磁电性能也有显著影响。
五、实验结果与讨论通过对两种不同结构的铁磁/铁电复合薄膜进行实验研究，我们发现这两种结构的薄膜都表现出显著的磁电耦合效应。
多层膜结构在磁场和电场的作用下表现出稳定的磁电响应，而纳米颗粒复合结构则表现出更强的磁电耦合效应。
磁致伸缩材料及铁磁体性质
磁致伸缩材料及铁磁体性质一.铁磁体的性质首先要了解下述有关效应：1.磁滞效应：铁磁体在磁化过程中，磁感应强度总是落后于磁场强度的现象称为磁滞效应。
从物理学的知识可以知道，由于磁滞现象的存在，处于交变磁场中的铁磁体有能耗-磁滞损耗存在，这种能耗最终以热能形式散发掉。
假定对铁磁体施加的外加交变磁场是圆频率为ω的简谐量，则：H→=Hm·e jωt（这里上标“→”表示盖参数为矢量，下同）由于存在磁滞效应，与H相应的磁感应强度为：B→=Bm·e j（ωt-φ1）（式中φ1称为动态磁滞损耗角）这样，磁场强度与磁感应强度之间的比例系数--交变磁导率必为一个复磁导率μ→：μ→=B→/H→=μ·e-jφ1式中μ=Bm/Hm称为复磁导率的模，或称动态磁导率，为了和此动态磁导率相区别，我们把稳恒磁场的磁导率称为静态磁导率，以μ表示。
2.涡流效应：铁磁体通常也是导电体，由于磁感应强度的变化，在铁磁体内将有感应电流--涡流产生。
涡流的出现必将阻碍材料的磁化而且使能耗也随之增加，这会使得动态磁导率μ比不存在涡流时更小。
这里顺便提一句：在涡流检测技术中利用的是涡流效应，但在磁致伸缩效应中，这种涡流效应则是起到损耗能量的作用。
考虑磁滞损耗与涡流损耗同时存在的情况时，复磁导率可表示为：μ→=B→/H→=μX·e-j（φ1+φ2）式中μ为动态磁导率，X为涡流去磁系数，φ2为涡流损耗角。
3.磁致伸缩效应：实际上，磁之伸缩现象能同时引起多种变化，其主要表现可以归纳如下：由磁化引起的机械性变形（应变）中包括有：一元变化（材料沿磁场方向的伸缩--焦耳效应；材料垂直于磁场方向的伸缩--焦耳横向效应和因磁化而使材料发生扭曲--Guillemin效应）；扭曲变化（因纵向磁场及其周围的周向磁场的作用而被磁化时产生的扭曲现象--Wiedemann效应以及已受扭曲产生永久性变形的材料在纵向或周向被磁化时产生的扭曲现象）；体积变化（由磁化引起的体积变化--Bernett效应）。
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜因其在传感器、换能器以及非易失性存储器等领域的广泛应用而受到重视。
该类材料中铁磁（FM）和铁电（FE）两种特性相耦合的现象被称为磁电耦合效应（ME耦合效应），这为新材料的设计和应用提供了新的可能。
本文旨在深入探讨两种不同的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应，分析其工作原理及性能特点，为实际应用提供理论支持。
二、铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应1. 铁磁材料与铁电材料简介铁磁材料和铁电材料因其独特的物理性质，在许多领域都有着广泛的应用。
铁磁材料具有较高的磁导率和磁饱和强度，而铁电材料则具有自发的电极化现象。
当这两种材料结合形成复合薄膜时，其性能将得到显著提升。
2. 磁电耦合效应的原理在铁磁/铁电复合薄膜中，磁电耦合效应是指通过外加磁场改变薄膜的极化状态，或者通过外加电场改变薄膜的磁化状态。
这种磁电相互作用是由于薄膜中的铁磁相和铁电相在结构上的耦合导致的。
通过合理的设计和优化复合薄膜的微结构，可以实现更高的磁电耦合性能。
三、两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应研究1. 第一种类型：自组装铁磁/铁电复合薄膜该类复合薄膜通常通过分子或原子自组装技术实现，通过调节膜的微观结构来提高磁电耦合性能。
实验结果表明，在一定的温度和磁场下，该类薄膜具有显著的磁电耦合效应，可应用于传感器、换能器等领域。
2. 第二种类型：多层次结构铁磁/铁电复合薄膜多层次结构可以有效地提高薄膜的机械强度和稳定性，同时也能增强其磁电耦合性能。
通过调整各层材料的厚度、成分和结构，可以实现更高的磁电响应和更快的响应速度。
该类薄膜在非易失性存储器等领域具有广阔的应用前景。
四、结论与展望本文对两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应进行了研究。
实验结果表明，这两种类型的复合薄膜均具有显著的磁电耦合效应，且在不同领域具有广泛的应用前景。
智能材料-磁致伸缩材料
5) 磁致伸缩变形的线性范围大。有利于磁致伸缩 量的准确控制，精度可达纳米级。 6) 频率特性好、频带宽。可在低频(几十赫兹)和高 频下工作。 7) 居里温度高，可适用于高温环境。 8) 具有逆磁致伸缩效应。可制作压力传感器，驱 动器和传感器可合为一体。 9) 稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时 间而变化，无疲劳，无过热失效问题。
磁致伸缩效应的表征
★磁致伸缩系数 在磁化过程中，磁体沿磁化方向单位长度上 发生的长度变化——线磁致伸缩系数λ。
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λ＝Δl / l
l ——磁体的原始长度 Δl——磁化后长度的改变 λ与测量方向有关
∥磁场方向—纵向磁致伸缩系数λ∥（默认）
⊥磁场方向—横向磁致伸缩系数λ⊥
λ是磁场和温度的函数 温度一定，λ的绝对值随磁场增大而增大，达 到饱和磁化时，达到一稳定的饱和值 —— 饱和 磁致伸缩系数λs（常数）。 λs可正、可负 铁：随磁化强度M的增加沿磁化方向伸长，正λs； 镍：随磁化强度M的增加沿磁化方向缩短，负λs。 λs的方向性 单晶体：各向异性，默认平行于磁场方向的λs； 多晶体：各向同性，各晶粒λs的统计平均值。
29
30
6 超磁致伸缩合金的制备
一、合金棒材、定向晶33
34
35 磁致伸缩液位传感器 磁致伸缩位移传感器
稀土超磁致伸缩材料的智能化应用 电磁能 (或电磁信息)
36
机械能或声能 (或机械位移信息或声信息)
用作：功率电－声换能器、电－机换能器、传感器和 电子器件等。 应用领域：水声声纳技术、电声换能器技术、海洋探 测与开发技术、微位移驱动、精密定位、减振(噪)与 防振(噪)系统、智能机翼、机器人、自动化技术、燃 油喷射技术、阀门、泵、波动采油等高技术领域。 军民两用、高附加值
磁志伸缩材料
磁致伸缩材料是在磁场的作用下可以发生较大变形的新型磁功能材料。
一、磁致伸缩原理1、磁致伸缩效应线磁致伸缩体磁致伸缩体磁致伸缩的量很小，ω可由应变张量S 的分量表示：332211S S S ++=ω2、磁致伸缩的唯象理论3、自发磁致伸缩的计算铁磁体在局里温度以下，要发生自发磁化，使晶体发生结构变化。
在居里温度以上是立方晶系的铁磁体材料，自发磁化后，由于磁化方向不同，分别畸变为不同的晶格。
二、磁致伸缩的微观理论1、从自由能极小的观点来看，磁性材料的磁化状态发生变化时，其自身的形状和体积都要发生变化，因为这样才能使系统的总能量最小。
原因：1）自发磁致伸缩交换积分J 与n r d 的关系是一曲线（Slater-Bethe 曲线）2）磁场诱发的磁致伸缩当磁场比饱和磁化场S H 小时，样品的形变主要是长度的改变（线磁致伸缩），而体积几乎不变；当磁化场大于饱和磁场S H 时，样品的形变主要是体积的改变，即体积磁致伸缩。
说明：1、目前，认为引起线性磁致伸缩的原因是轨道耦合和自旋轨道耦合相叠加的结果2、在外磁场作用下多畴磁体的磁畴要发生畴壁移动和磁畴转动3）形状效应 退磁能V NM S 2)21(4)稀土离子超磁致伸缩的起源超磁致伸缩主要起源于稀土离子中局域的4f 电子。
说明：1、由于4f 电子受外界电子的屏蔽作用，所以轨道与自旋耦合作用比稀土离子和晶格场的作用要大1-2个数量级。
与3d 过渡族金属不同，稀土离子的轨道角动量并不冻结。
2、稀土离子的4f 电子轨道是强烈的各向异性，在空间某些方向伸展的很远，在另外一些方向又收缩的很近。
2、磁致伸缩的原子模型3、磁致伸缩的单离子模型说明：磁致伸缩的唯象理论可以从宏观形变的角度解释铁磁体的变化，但无法解释产生磁致伸缩的微观机制。
这需要从晶体结构、磁性离子的占位和电子结构参数出发，来计算磁致伸缩的大小。
目前，对过渡金属、铁氧体和稀土类材料的磁致伸缩，已有一些理论解释，其中较为成功的为单离子模型。
铁电铁磁复合材料的计算机模拟研究
铁电/铁磁复合材料的计算机模拟研究随着科学技术的发展和社会的进步，单一性能的材料很难满足新型器件对材料的要求，因此，研究和制备具有多重性能的复合材料已经成为当今材料领域的研究热点。
铁电材料具有铁电性、压电性、热释电效应、声光效应等一系列重要的特性，广泛应用在铁电存储器、微电子机械系统(MEMS)等领域。
铁磁材料则具有磁致伸缩、磁滞现象等特性，是另外一类非常重要的功能材料，被广泛应用在磁记录、滤波器、传感器等领域。
如果一种材料同时具有铁电性和铁磁性两种性能，无疑给传统器件的设计提供一个更大的自由度。
铁电/铁磁复合材料是一种多功能材料，它是由铁电相和铁磁相复合而成的具有磁电转换功能的新型材料，除了具有单一材料的各种性能外，由于电极化和磁化之间的耦合作用，还会出现新的性能——磁电效应。
自从Suchtelen等人于1972年制备了第一种铁电/铁磁复合材料块材（bulk composite）以来，各国科学家开展了大量具有磁电效应的铁电/铁磁复合材料的制备和研究工作。
铁电/铁磁复合薄膜材料（thin film composite）最近也已经引起了人们强烈的关注。
随着实验研究的深入和制备工艺的改善，铁电/铁磁复合材料表现出的性能也越来越好，这在传感器、微位移器、反馈系统以及微波领域、高密度信息存储器等方面具有潜在的应用价值。
如今，铁电/铁磁复合材料以其独有的特性，在微波领域、高压输电线路的电流测量、宽波段磁探测、磁场感应器等领域有着广泛而重要的用途，尤其是微波器件、高压电输送系统中电磁泄露的精确测量方面有很突出的优点。
此外，由于其滞回曲线呈现两种稳定状态，因此容易用在记录介质上。
铁电/铁磁复合材料的研究越来越引起了各国材料科学工作者的重视。
本文中铁电/铁磁复合材料采用双层结构，对铁电层施加电场（电压）时，铁电层由于压电效应发生形状改变，应变通过层间应力传递到铁磁层，由于磁致伸缩的逆效应，铁磁层的磁化强度将发生改变。
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。
在一般铁电陶瓷中，电致伸缩系数比压电系数大，在没有极化前虽然单个晶粒具有自发极化但它们总体不表现净的压电性。
在极化过程中净的极化强度被冻结(即剩余极化)并产生一个很强的内电场，如BaTIO。
陶瓷净的剩余极化产生一个27MV/m的内电场，这样高的内电场起了电致伸缩效应的偏压作用，因此极化后陶瓷在弱外电场作用下产生宏观线性压电效应。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言近年来，铁磁/铁电复合薄膜因其在磁电耦合效应中的独特性能而受到广泛关注。
磁电耦合效应是指磁性材料和铁电材料之间相互作用而产生的复合效应，该效应在微电子学、传感器、记忆存储等领域具有广泛的应用前景。
本文将重点研究两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应，探讨其性能特点及潜在应用价值。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述1. 铁磁材料铁磁材料是一种具有自发磁化强度的物质，其磁性源于材料内部的电子自旋有序排列。
常见的铁磁材料包括铁、钴、镍等及其合金。
2. 铁电材料铁电材料是一种具有自发极化性质的介质材料，其电性源于材料内部的非中心对称结构。
常见的铁电材料包括锆钛酸铅（PZT）等。
3. 复合薄膜铁磁/铁电复合薄膜是将铁磁材料和铁电材料通过特殊工艺制备成一种薄膜状复合材料。
该材料结合了铁磁和铁电两种材料的特性，在磁电耦合效应方面表现出独特的优势。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应本文选取两种典型的铁磁/铁电复合薄膜进行研究，分别为Fe/PZT和Co/BaTiO3。
这两种复合薄膜在磁电耦合效应方面表现出不同的特点。
1. Fe/PZT复合薄膜Fe/PZT复合薄膜具有较高的磁电耦合系数和良好的稳定性。
通过改变薄膜的成分和结构，可以实现对磁电耦合效应的有效调控。
此外，该薄膜还具有较高的灵敏度和响应速度，在传感器、微电子学等领域具有潜在应用价值。
2. Co/BaTiO3复合薄膜Co/BaTiO3复合薄膜在室温下具有明显的磁电耦合效应。
该薄膜的磁性和电性可以通过改变薄膜的厚度和成分来实现调控。
此外，该薄膜还具有较高的耐热性和机械性能，在记忆存储、电磁器件等领域具有广泛应用前景。
四、实验与结果分析本文通过制备不同成分和结构的Fe/PZT和Co/BaTiO3复合薄膜，对其磁电耦合效应进行了实验研究。
通过测量薄膜的磁性、电性及磁电耦合系数等参数，分析了不同因素对磁电耦合效应的影响。
超磁致伸缩材料
超磁致伸缩材料
超磁致伸缩材料是一种具有磁致伸缩效应的材料，它能够在外加磁场的作用下
发生形变，并且在去除外加磁场后能够恢复到原来的形状。
这种材料在磁致伸缩技术、磁致冷却技术、磁致发电技术等方面具有广泛的应用前景，因此备受研究者和工程师的关注。
超磁致伸缩材料的基本原理是通过外加磁场来改变材料的磁性，从而引起形变。
一般来说，超磁致伸缩材料是由铁磁性材料和非铁磁性材料组成的复合材料。
在外加磁场作用下，铁磁性材料会发生磁畴重排，从而引起材料的形变，而非铁磁性材料则起到支撑和约束的作用，使得形变能够得到有效控制。
当去除外加磁场后，铁磁性材料会恢复到原来的状态，从而使整个材料恢复到原来的形状。
超磁致伸缩材料具有许多优异的性能，例如具有较大的磁致伸缩应变、较高的
磁致伸缩灵敏度、较好的循环稳定性等。
这些性能使得超磁致伸缩材料在微型驱动器、微型传感器、人工肌肉、智能材料等领域有着广泛的应用前景。
在超磁致伸缩材料的研究和应用过程中，一些关键问题亟待解决。
首先，如何
提高材料的磁致伸缩应变和磁致伸缩灵敏度是一个重要的研究方向。
其次，如何提高材料的循环稳定性和耐久性也是一个亟待解决的问题。
此外，如何降低材料的制备成本和提高材料的工程化应用水平也是当前研究的热点之一。
总的来说，超磁致伸缩材料是一种具有巨大应用潜力的智能材料，它在微型驱
动器、微型传感器、人工肌肉、智能材料等领域有着广泛的应用前景。
随着材料科学和磁性材料领域的不断发展，相信超磁致伸缩材料将会迎来更加广阔的发展空间，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
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1.磁电效应（Mgnetoelectricity）的概念 ？
磁电效应又称磁场感生电矩效应，或电场感 生磁矩效应．是指在一些铁磁体中，外电场可 以通过改变电子自旋而使系统的磁性性质发生 变化，而外磁场也可以改变系统的电性质．
潜在应用 measurements
1959
1960 1961
PierreCurie Debye Compton Uhlenbeck
Wigner Landau Landau Lifshitz
Landau Lifshitz
Astrov
Folen， Rado,Stalder
预言了材料中磁电效应 提出了“磁电效应”的概念 提出电子量子自旋运动的观点 提出电子既有自旋又有磁动量的观点 引入反对称操作R 发展了他的磁相变理论 理论上证明对某些晶体，压磁和线性磁电效 应应该存在 理论上证明反铁磁体Cr2O3存在线性ME效应
2.磁点阵（magnetic lattice)
它是晶体中由属性相同，磁矩相同的质点组成的点阵，一般说来，
它分为7个晶系，36种Bravais点阵，90种点群，1421种空间群
3.尼尔温度TN（ Neel temperature)
它为反铁磁相变点，在尼尔温度TN以下,反铁磁物质呈现畴结构，在每个
畴内磁矩为反铁磁序排列，无自发磁化，在TN以上为顺磁态。磁化率同
P = P0+ χeE+α΄H M=M0 + χm H+α E P0和M0分别是自发极化强度和自发磁化强度 5.磁致伸缩效应(magnetostrictive effect)
磁性材料在磁化时，所引起的弹性形变，叫做磁致伸缩。线伸缩一般为10-6 到10-5的数量级，体伸缩一般为10-10的量级，所以常忽略。
磁电效应及磁致伸缩/铁电 复合磁电材料
主要内容
一.什么是磁电效应？
1. 磁电效应的概念
2.磁电效应的历史 3.一些基本的概念
二. 磁电材料
1.单相材料 2.复合材料 3.磁致伸缩/铁电复合材料的设计方法
三.磁致伸缩效应及超磁致伸缩材料Terfenol-D
1.磁致伸缩效应 2. Terfenol-D
1978年，Philips实验室的Boomgaard等通过BaTiO3；粉末与 N也i(获Co得M了n)铁Fe电2O—4粉铁末磁外复加合过材量料T，iO报2，道进的行磁简电单转的换固系相数烧dE结／，dH 最大值为80mV／cm·Oe，虽然上面共熔原位复合材料低了 约40％，但却开创了一种很有发展前景的制备方法.
在Cr2O3中测量到 MEE效应 在Cr2O3中测量到MEH效应
磁电效应的历史
1972年荷兰Philips实验室的Van Suchtelen首先把铁磁相如
CoFe 2O4与铁电相如BaTiO3；混在一起共熔原位复合制得了第 一个铁电—铁磁复合材料(磁电转换系数dE／dH值达163mV／ cm·Oe )。
样品的磁致伸缩不但与材料的本征性能有关，还与样品中的磁畴结构有关， 因此材料的磁致伸缩特性是用饱和磁致伸缩，即单晶材料饱和磁化时所表现出 的磁致伸缩来表征的。
发生磁致伸缩的原因是磁性离子之间的相互作用能随磁性离子的间距及磁 矩的取向而变化。
常用的磁致伸缩材料可分为金属材料和铁氧体材料两大类。金属材料主要有 镍基合金，铁基合金及稀土铁合金，铁氧体材料主要是镍钴铜尖晶石铁氧体。
具有磁电效应的材料
1. 单相材料 对于几乎所有的已经发现的磁电材料，, ME 系数都很低（aE约20
mV/cm Oe）而且在要求温度很低的条件下。随着使用温度升到居里 温度以上时，磁电系数降到零， 这使得他们很难在实际中得到应用。
磁电系数
E 感生的电场强度 H 为外加的磁场强度, 2. 复合材料
• Transducers for magnetoelectric conversion
微波领域， 高压输电线路的电流测量， 宽波段磁探测， 磁场感应器等领域
The publications on magnetoelectric
磁电效应的历史
1894 1926 1921 1926 1932 1937 1957
后来Van den Boomgaard等提出采用磁致伸缩/压电材料复合的方 法来实现磁电转换 H材a料rs提he高测了量许了多C（FO尽/P管ZT比复理合论材预料测a的E=结75果m小V许/cm多O）e, 比以前单相ME Srinivasan 测量了NFO/PZT 多层复合材料 ( using the tape casting technique.) aE 值达到了 1500 mV/cm Oe
铁磁性一样，大体遵守Curie—Weiss定律
χ＝
C/(T-θ)
所不同的是顺磁Curie温度θ为负值
4.铁电－铁磁体（ferroelectric-ferromagnetics)
是指具有铁电性又有铁磁性的物质。由于这类物质一方面呈现铁电性（反 铁电性），同时又有铁磁性（或反铁磁性）因而可用电场控制磁参量，或者 用磁场控制电参量（如光开关，光全息存储及显示体系，微波区域的相变换， 磁电换能器）。在外场E,H的作用下，单畴铁电，铁磁的极化强度P和磁化 强度，只取E,H的一次项表示为
2001年, Ryu et al. 测量的Terfenol-D and PZT 三明治结构.
(Tb0.27-0.30Dy0.73-0.70Fe1.90-1.95)
symmetry) 磁性晶体中磁点阵的对称性。
描写磁对称性的理论称为Heesch—Shubnikov群。其基本概念是 空间一点除用普通的三个坐标x,y,z表示以外，还给每点以第四个 坐标s,s具有两种取值。它可以是离子的自旋，两种取值分别对应 于自旋向上和向下。
Magnetoelectric single phase Materials
Require Very Low Temperature
H
Low Magnetoelectric Effect
The Product property of the Piezoelectric and Magnetostrictive Materials