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厚度剪切模式铌酸锂基复合材料的磁电性能优化

辛成舟 马健男 马静 南策文

厚度剪切模式铌酸锂基复合材料的磁电性能优化

辛成舟, 马健男, 马静, 南策文
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  • 通过弹性力学方法计算了基于厚度剪切模式的铌酸锂(LiNbO3)基磁电复合材料磁电系数与铌酸锂晶体切型、磁致伸缩材料种类、材料尺寸的关系,并讨论了两种不同复合结构边界条件对剪切磁电性能的影响.计算结果表明:(xzt)30切型铌酸锂单晶具有最大剪切压电系数dp15,制作成的复合材料具有最大剪切磁电系数E15;通过两相尺寸优化,伸缩-剪切模式Terfenol-D/LiNbO3复合材料最大剪切磁电系数为24.13 V/(cmOe),剪切-剪切模式Metglas/LiNbO3复合材料最大剪切磁电系数为11.46 V/(cmOe).实验结果与理论计算规律相符,研究结果为剪切磁电复合结构的设计、剪切模式铌酸锂切型的选择优化提供了指导,有望利用高机械品质因数Qm值的铌酸锂单晶设计高频谐振磁场探测器.
      通信作者: 马静, ma-jing@mail.tsinghua.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51402164)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-08
  • 修回日期:  2016-12-21
  • 刊出日期:  2017-03-20

厚度剪切模式铌酸锂基复合材料的磁电性能优化

  • 1. 清华大学材料学院, 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室, 北京 100084
  • 通信作者: 马静, ma-jing@mail.tsinghua.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51402164)资助的课题.

摘要: 通过弹性力学方法计算了基于厚度剪切模式的铌酸锂(LiNbO3)基磁电复合材料磁电系数与铌酸锂晶体切型、磁致伸缩材料种类、材料尺寸的关系,并讨论了两种不同复合结构边界条件对剪切磁电性能的影响.计算结果表明:(xzt)30切型铌酸锂单晶具有最大剪切压电系数dp15,制作成的复合材料具有最大剪切磁电系数E15;通过两相尺寸优化,伸缩-剪切模式Terfenol-D/LiNbO3复合材料最大剪切磁电系数为24.13 V/(cmOe),剪切-剪切模式Metglas/LiNbO3复合材料最大剪切磁电系数为11.46 V/(cmOe).实验结果与理论计算规律相符,研究结果为剪切磁电复合结构的设计、剪切模式铌酸锂切型的选择优化提供了指导,有望利用高机械品质因数Qm值的铌酸锂单晶设计高频谐振磁场探测器.

English Abstract

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