[發明專利]一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體及其制備方法

有效

• 申請號: 201911198672.7
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110993784B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 譚楷;鄧謙;申勝平;文馨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體及其制備方法，該磁電駐極體包括一層磁活性聚合物基體和一層帶有表面電荷的聚合物基體，所述磁活性聚合物基體與帶有表面電荷的聚合物基體進行粘結或堆疊，成為兩層材料夾一層電荷的三明治結構；通過帶有表面電荷的聚合物基體的電荷量、磁活性聚合物基體中磁性粉末的摻雜量、磁活性聚合物基體與帶有表面電荷的聚合物基體的厚度比和外界磁場的大小來調整磁電駐極體的磁電效應；本發明還公開了該磁電駐極體的制備方法，該制備方法簡單，制造成本低，易于大規模生產，可用于能量俘獲、柔性傳感器、人工皮膚、人造肌肉、自供電設備等領域。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，主要涉及提出一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體及其制備方法。

背景技術

磁電效應指材料在磁場的作用下可以產生電極化，在電場的作用下可以產生磁極化。由于其天然的耦合效應使其具有很多的應用前景，如能量俘獲，傳感、數據存儲，藥物傳輸等領域。磁電效應的存在要求既具有磁有序和鐵電有序兩種有序結構共存,同時兩種有序結構之間又存在一定形式耦合。但由于材料中磁有序與鐵電有序的存在機理具有天然的矛盾性使得自然界中現存的磁電材料特別少，此外它們的磁電耦合都很低，工作溫度遠低于室溫,很難應用于實際的器件

軟材料能發生大變形具有良好的生物相容性，易于集成到柔性電子器件中等優勢，是研發柔性磁電耦合器件的候選者。然而天然的軟的磁電材料是不存在。此外對于目前的磁電復合材料(通過將壓電材料與磁致伸縮材料進行組合)，也只限于硬材料。也就是說軟的磁電材料是不存在。另外磁電復合材料要求兩相材料的一相材料必須是壓電或者磁致伸縮材料，且對它們的粘結層的強度有一定的要求。

因此制備一種軟的，磁電效應顯著的且對材料的選擇更為廣泛的磁電材料對于促進磁電耦合器件的應用至關重要。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明在于提供一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體及其制備方法，該方法運用駐極體與磁活性材料結合使其具有良好的磁電耦合效應。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體，包括一層磁活性聚合物基體1和一層帶有表面電荷的聚合物基體2，所述磁活性聚合物基體1與帶有表面電荷的聚合物基體2進行粘結或堆疊，成為兩層材料夾一層電荷的三明治結構；通過帶有表面電荷的聚合物基體2的電荷量、磁活性聚合物基體1中磁性粉末的摻雜量、磁活性聚合物基體1與帶有表面電荷的聚合物基體2的厚度比和外界磁場的大小來調整磁電駐極體的磁電效應。

所述磁活性聚合物基體1的材料采用內部含有磁性顆粒的硅橡膠材料，通過向硅橡膠材料中添加磁性顆粒使原本沒有磁致變形能力的硅橡膠材料具有磁致變形能力。

所述硅橡膠材料為聚二甲基硅氧烷PDMS或鉑催化硅橡膠ECOFLEX；所述的磁性顆粒為羥基鐵粉、羥基Ni粉或者羥基釹鐵硼NdFeB等金屬粒子。

所述磁活性聚合物基體1的厚度為1μm～5mm。

所述帶有表面電荷的聚合物基體2的材料采用四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚對苯二甲酸PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、氟化乙丙烯共聚物FEP或環烯烴共聚物COC。

所述帶有表面電荷的聚合物基體2的厚度為1μm～1mm。

所述的一種具有可調控磁電效應的磁電駐極體的制備方法，首先硅橡膠在制備的過程中摻雜磁性粉末形成磁活性聚合物基體1；隨后對聚合物薄膜采用極化處理進行充電，使聚合物薄膜攜帶表面電荷形成帶有表面電荷的聚合物基體2；最后使用混合均勻但尚未固化的硅橡膠作為粘接液，在帶有表面電荷的聚合物基體2帶有表面電荷的一側粘接磁活性聚合物基體1或直接將帶有表面電荷的聚合物基體2帶有表面電荷的一側和磁活性聚合物基體1堆疊在一起；隨后進行固化，最后形成三明治結構的具有可調控磁電效應的磁電駐極體。