pvdfterfenol-dpzt磁电复合材料性能研究

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1、分类号学号M201172129学校代码10487密级硕士学位论文PVDF/Terfenol-D/PZT磁电复合材料性能研究学位申请人：魏本杰学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：张光祖讲师答辩日期：2014年1月10日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonPropertiesofPVDF/Terfenol-D/PZTMagnetoelectricCompos

2、iteMaterialsCandidate:BenjieWeiMajor:MicroelectronicsandSolidElectronicsSupervisor:Lectr.GuangzuZhangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰

3、写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请

4、在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要磁电复合材料以其在磁电探测器、微波等领域的实用潜力，引起了越来越多科研工作者的关注。本文以有机物聚偏氟乙烯(PVDF)为基体，分别借助于超磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe合金(Terfenol-D)和压电材料锆钛酸铅(PZT)为铁磁填充材料和压电填充材料，制备了不同组成与结构的PVDF/Terfenol-D/PZT磁电复合材料，并研究了相关性能。首先制备了PVDF/Terfenol-D/PZT三相磁电复合材料，

5、固定PVDF与PZT的体积比为3:7，研究不同Terfenol-D含量对磁电复合材料性能的影响，得到Terfenol-D的最佳含量。结果显示，三相磁电复合材料的相对介电常数随Terfenol-D含量的增加而增大，随频率增加而减小；介电损耗随频率变化在约85KHz处发生机电耦合共振；三相磁电复合材料的压电常数和磁电耦合系数都随Terfenol-D含量的增大而先增大后-1减小，在Terfenol-D含量为3vol%时：压电常数d33为28.9pC·N、磁电耦合系数为-1-116mV·cm·Oe。由于Terfenol-D不仅

6、磁致伸缩系数大，而且电导率也大，因此制备了上、下层均为PVDF和Terfenol-D（PVDF/Terfenol-D层），中间层是PVDF、Terfenol-D和PZT（PVDF/Terfenol-D/PZT层）的层状结构材料。研究PVDF/Terfenol-D/PZT层Terfenol-D的含量对层状结构磁电复合材料介电、压电和磁电性能的影响。结果表明，层状结构的磁电复合材料相对介电常数随Terfenol-D含量的增加而增大，相对介电常数和介电损耗在680KHz处均发生了谐振，在此频率处，机电耦合性能最强；在PVDF

7、/Terfenol-D/PZT层Terfenol-D含量为2vol%时，其压电常数d33最大，为34.1-1pC·N；在PVDF/Terfenol-D/PZT层Terfenol-D含量为4vol%时，磁电耦合系数最大，-1-1为890mV·cm·Oe。制备了上、下层均为PVDF/Terfenol-D，中间层为PVDF/Terfenol-D/PZT的层状结构磁电复合材料，通过改变PVDF/Terfenol-D/PZT层与PVDF/Terfenol-D层的厚度，来解决磁电复合材料中Terfenol-D含量少、磁电性能差的问

8、题。研究了不同层厚比I万方数据华中科技学硕士学位论文(PVDF/Terfenol-D/PZT层厚度与样品总厚度比值)对层状结构的磁电复合材料相关电性能的影响。结果显示，层状结构的磁电复合材料的相对介电常数随层厚比的增加而减小；由于层厚比增大时，PZT的相对含量增大，因此压电常数随层厚比的增大而增大；在层厚比为4/7(Terfeno