[發明專利]一種自偏置磁電復合材料結構及其裝配方法

在審

• 申請號: 202011317195.4
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112490350A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 井文奇;杜逸飛;張濤;魏洪峰;田智立;李卓達;夏雅男;劉雷波
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: H01L41/20
• 分類號: H01L41/20;H01L41/12;H01L41/47
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

本發明涉及磁電復合材料結構技術領域，尤其涉及一種自偏置磁電復合材料結構及其裝配方法。該自偏置磁電復合材料結構包括磁致收縮材料和壓電陶瓷材料，壓電陶瓷材料同軸嵌鑲在磁致收縮材料的環孔內，且兩者之間過盈配合，該自偏置磁電復合材料結構無需提供特定的靜磁場，即可產生較強的磁電效應，且結構簡單。該裝配方法，先對磁致收縮材料進行加熱，使其膨脹，然后再將壓電陶瓷材料同軸嵌鑲在所述磁致收縮材料的環孔內，能夠較好、精準的實現自偏置磁電復合材料結構的裝配。

技術領域

本發明涉及磁電復合材料結構技術領域，尤其涉及一種自偏置磁電復合材料結構及其裝配方法。

背景技術

磁電復合材料的應用領域很廣，它可以成為磁傳感器、電流傳感器、非易失存儲器和換能器的核心部件。但磁電材料需要在最優靜磁場下才能達到可觀的磁電效應。存在這個問題的原因在于：靜磁場又叫偏置磁場，它通過偏置鐵磁相的磁化狀態來調節鐵磁相的磁致伸縮性能，并在材料的最優靜磁場附近處令材料的壓磁系數最大，進而達到磁電效應的峰值。如果不能較好的解決這個問題，無論多么微小的磁電材料，都要配備一個靜磁場設備。而這個靜磁場設備一方面大大增加了器件的體積和結構的復雜性，另一方面，靜磁場設備還會引入電磁噪聲，干擾器件的正常工作。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的第一個目的是提供一種自偏置磁電復合材料結構，解決上述背景技術中的問題。

本發明的第二個目的是提供一種自偏置磁電復合材料結構的裝配方法，較好的實現自偏置磁電復合材料結構裝配。

(二)技術方案

為了實現上述第一個目的，第一方面，本發明提供了一種自偏置磁電復合材料結構，包括：

磁致收縮材料，磁致收縮材料為圓環狀；

壓電陶瓷材料，壓電陶瓷材料為圓環或圓片狀，其同軸嵌鑲在磁致收縮材料的環孔內，且兩者之間過盈配合；

沿磁致收縮材料的徑向對磁致收縮材料施加磁場，磁致收縮材料沿其徑向收縮，擠壓壓電陶瓷材料。

優選地，磁致收縮材料為鎳。

優選地，壓電陶瓷材料為鋯鈦酸鉛壓電陶瓷或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。

優選地，壓電陶瓷材料的外徑比磁致收縮材料的環孔直徑大0.1-0.3mm。

進一步優選地，壓電陶瓷材料的外徑比磁致收縮材料的環孔直徑大0.2mm。

為了實現上述第二個目的，第二方面，本發明還提供了一種自偏置磁電復合材料結構的裝配方法，包括以下步驟：

加熱圓環狀的磁致收縮材料，使其受熱膨脹；

將圓環或圓片狀的壓電陶瓷材料同軸嵌鑲在磁致收縮材料的環孔內；

若壓電陶瓷材料不能順利的壓入磁致收縮材料的環孔內，則將壓電陶瓷材料與磁致收縮材料同軸放置，并對光觀察兩者配合相差較大的位置，通過旋轉換位或者打磨的方式使壓電陶瓷材料能夠順利嵌鑲在磁致收縮材料的環孔內。

優選地，將磁致收縮材料置于熱水中，對磁致收縮材料進行加熱，熱水的溫度為70℃-90℃。

進一步優選地，熱水的溫度為80℃。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下優點：本發明提供的自偏置磁電復合材料結構，包括磁致收縮材料和壓電陶瓷材料，壓電陶瓷材料同軸嵌鑲在磁致收縮材料的環孔內，且兩者之間過盈配合，該自偏置磁電復合材料結構無需提供特定的靜磁場，即可產生較強的磁電效應，且結構簡單。