磁电双层膜层间耦合的弹性力学研究！

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1、第A&卷第A期"$$C年A月物理学报=SG)A&，WS)A，’+:，"$$C#$$$2/"%$E"$$CEA（&$A）E/"/&2$&DO6D3Z[-OD-WOD!"$$COI70)3I:T)-S>)"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""磁电双层膜层间耦合的弹性力学研究!!曹鸿霞张宁（南京师范大学磁电子学实验室，南京"#$$%&）（"$$&年%月""日收到；"$$&年#$月#&日收到修改稿）基于磁致伸缩相与压电相的本构方程，应用

2、弹性力学模型，简要介绍了如何推导自由状态的磁电双层膜纵向、横向磁电（’(）电压系数)并采用相应的材料参数计算了*+$,&-.$,/’01/234（5.，67）1（/*-’12356），64#8!9:!;<"8"（69;）2356双层膜中的磁电电压系数，具体分析了其与压电相的体积分数#、界面耦合参数$以及偏置磁场%之间的关系)分析结果表明，在某一体积分数#&下，’(电压系数达到最大值，且最大值与$成近似线性关系)由于8#8#，而*-’12356的仅为#@A69;的超大磁致伸缩效应，69;2356双层膜的横向’(电压系数可达

3、#,%=>?1<8#8（##1?1<其界面耦合参数$为$,")研究结果表明：优异的磁致伸缩性能、合适的体积分数、良好的界面耦合是影响’(效应的关键因素)关键词：磁电效应，双层膜，69;，*-’1，356!"##：&AC$，&&@$，&AA$由上式可知，为获得优良的磁电效应，必须选择单相#,引言效应强的磁致伸缩相和压电相)对于铁磁相，目前常选用W（7OS，’0）;<"1F，64#8!9:!;<"8（"6<.U<0SG29

4、）磁电效应是材料在磁场的作用下产生电极化，等磁致伸缩较大的材料；对于铁电相，常选用或在电场中产生磁化的现象)磁电效应材料因为兼P+671/，356等压电系数较高的材料)至今已制备出有铁磁和铁电性能，在传感器制备领域具有广阔的多类’(复合材料，其中既有块材，如W（7OS，’0）［#］应用前景，一直备受关注)磁电效应发生于磁偶［@，&］［C］;<"1F2P+671/，69;E3=9;2356E3=9;，69;E

5、G292356，材料可分为单相和复合材料)磁电效应最早是在低［#F，#A］［"，/］W7;<"1F2356等)温下反铁磁性单晶O."1/中观察到的)随后发现由于影响复合材料磁电转化的因素很多，如各其他单晶如P7;<1和P+’0;等也存在磁电效应)/F个单相组元的性能、铁电铁磁相的体积比、界面间的单相材料的磁电性能很低，且大多只能在低温下才耦合状态，所以需要建立一定的物理模型进行理论能被明显观测到，因此没有实际应用价值)计算，对磁电效应的变化规律进行研究)目前主要=+0-M>IQQ

6、分析方法有弹性力学方法、Y.<<0函数方法、等效电［F］R.SR<.Q7Q）可表示［A］弹性力

7、学方法的基础上引入动力学方程，得到层合为材料等效电路，从而可以分析材料的磁电响应特磁机械磁电BV)［#&］机械电性)Z+.TI<及其合作者基于双层结构提出弹性力!国家自然科学基金（批准号：#$@&F$&#）资助的课题)!通讯联系人)(2?+7G：HI+0J070JK0L0M)0I-I6物理学报.H卷学理论模型，并假设界面耦合是理想的，根据此模型电场!#5纵向)*电压系数!*，IIM!#IN!$I对应于计算了!"#$%&’（或(’#）的纵向)*电压系数在三个场互相平行且皆沿I轴52323+,-—./01#4之间，

8、其值与场的取向、边界条件在推导中，对于自由状态（无夹持）的双层膜，假及单相材料参数有关5并制备了相关样品进行测设无弯曲变形且沿厚度方向应力不变5极化后的压［36，37］量5(809:;8<，%4=;>?和@;8<8?ABA<在弹性力学模电相对于极化轴具有O%对称性，其本构方程为型的基础上，将层合材料看作同一均匀介质，