磁場(chǎng)輔助熱處理對(duì)PVDF基磁電復(fù)合材料性能的影響.pdf

1、磁電復(fù)合材料(Magnetoelectric composites,簡(jiǎn)寫MC)在磁電傳感器、存儲(chǔ)器、俘能器等領(lǐng)域有較好的應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用中，要求復(fù)合材料的磁電系數(shù)(αME)足夠高。研究表明，通過工藝改進(jìn)優(yōu)化磁電復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)可以提升其αME。論文以聚偏氟乙烯(PVDF)基MC為研究對(duì)象，在其制備過程中采用磁場(chǎng)輔助熱處理工藝提升αME。
　　首先研究了鋯鈦酸鉛(PZT)及稀土鐵合金(Terfenol-D)(TD)含量對(duì)0-3型PVD

2、F/PZT/TD磁電復(fù)合材料電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)PVDF/PZT/TD體積比為30:63:7時(shí)，其壓電常數(shù)(d33)為31.2pC/N，αME在諧振頻率為86kHz時(shí)達(dá)到最大值45.75mV·cm-1·Oe-1。為了進(jìn)一步提高該磁電復(fù)合材料的αME，在其制備過程中采用磁場(chǎng)輔助熱處理工藝，研究外加磁場(chǎng)(B)對(duì)該復(fù)合材料電性能的影響。結(jié)果表明：隨外磁場(chǎng)(B)的增大，其磁電系數(shù)先增加后減小，在B=200Oe時(shí)，取得最大值71.46m

3、V·cm-1·Oe-1；相比無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，αME提高了50％以上。
　　其次，為提升PVDF/PZT/TD復(fù)合材料中TD含量，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。制備層厚比為2:3:2的(TD+PVDF)/(PZT+PVDF)/(TD+PVDF)磁電復(fù)合材料(TPT)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，層狀磁電復(fù)合材料的αME為2556.61mV·cm-1·Oe-1，相比0-3型磁電復(fù)合材料提高30倍以上。然后對(duì)其進(jìn)行磁場(chǎng)輔助熱處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨外磁場(chǎng)增加，其磁電系數(shù)

4、先增大后減小，在B=300Oe時(shí)取得最大值3051.67mV·cm-1·Oe-1；相比無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，αME提高了19%。
　　最后，在TPT層狀磁電復(fù)合材料的壓電層添加適量CoFe2O4優(yōu)化其d33。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)CoFe2O4含量為0.8vol%時(shí)，d33達(dá)到最大值36.8pC/N，與未加CoFe2O4時(shí)相比增加了29%。同樣對(duì)其進(jìn)行磁場(chǎng)輔助熱處理，結(jié)果表明：隨外磁場(chǎng)增加，其d33小幅度增加，αME先增大后減小，在B=300Oe時(shí)