[發明專利]自偏置磁電復合薄膜、制備工具、傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011607504.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112798992B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 徐潔;張浩;楊舒雅;李昭君
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

本申請實施例公開了一種自偏置磁電復合薄膜、制備工具、傳感器及其制備方法,所述自偏置磁電復合薄膜包括磁致伸縮材料層和壓電材料層，所述磁致伸縮材料層和所述壓電材料層一體彎曲為弧形。在本申請實施例中，由于復合薄膜彎曲變形，使得復合薄膜內部產生殘損應力，在殘損應力的作用下，使得復合薄膜產生內建磁場，具有自偏執效應，在磁場探測時不需要提供額外的靜態偏置磁場。另外，該自偏置磁電復合薄膜為弧形，當外部的交流磁場變化時，正磁致伸縮材料層拉伸壓電材料層，負磁致伸縮材料層收縮壓電材料層，加大壓電材料層的形變，進而提高傳感器件的靈敏度。

技術領域

本申請涉及磁場探測技術領域，特別是涉及一種自偏置磁電復合薄膜、制備工具、傳感器及其制備方法。

背景技術

磁電效應是指材料在磁場下發生極化的現象。對于磁電復合薄膜，磁電效應具體是指在磁場下磁致伸縮材料發生機械應變，并將應變傳遞給壓電材料，最后在壓電材料表面產生電荷的現象。基于磁電效應的磁電傳感器，具有靈敏度高、分辨率高、功耗低、工作范圍廣以及易于小型化等優點。另外，其可以在室溫下正常工作。在磁電傳感器中，具備磁電效應的磁電復合薄膜被用來作為核心部件來進行磁場探測，那么磁電復合薄膜的性能將決定磁電傳感器的性能。

通常情況下，磁電復合薄膜在對磁場的探測中需要給復合薄膜施加靜態的偏置磁場，偏置磁場可以將磁致伸縮材料固定在其對磁場的靈敏度最大時的形變，即磁致伸縮材料壓磁系數最大時的形變量。但是，靜態的偏執磁場不僅會大大增加磁電傳感器的體積，而且最重要的是其會與被探測磁場產生干擾，從而降低磁電傳感器的準確度。

發明內容

本申請實施例中提供了一種自偏置磁電復合薄膜、制備工具、傳感器及其制備方法，以利于解決現有技術中存在的技術問題。

第一方面，本申請實施例提供了一種自偏置磁電復合薄膜，包括：磁致伸縮材料層和壓電材料層，所述磁致伸縮材料層和所述壓電材料層一體彎曲為弧形。

優選地，所述磁致伸縮材料層包括正磁致伸縮材料層和負磁致伸縮材料層，所述正磁致伸縮材料層設置在所述壓電材料層的外側，所述負磁致伸縮材料層設置在所述壓電材料層的內側。

優選地，所述正磁致伸縮材料層為金屬玻璃Metglas，所述壓電材料層為聚偏氟乙烯PVDF，所述負磁致伸縮材料層為鎳Ni。

優選地，所述弧形為正圓弧形狀。

第二方面，本申請實施例提供了一種自偏置磁電復合薄膜材料的制備工具，包括內管和外管，所述外管包括弧形單元，所述弧形單元用于夾緊在所述內管上，使得所述弧形單元的內表面與所述內管的外表面貼合。

優選地，所述弧形單元包括第一弧形單元和第二弧形單元，所述第一弧形單元和第二弧形單元用于通過彈簧夾緊在所述內管上。

第三方面，本申請實施例提供了一種自偏置磁電復合薄膜的制備方法，包括：

將磁致伸縮材料層粘貼在壓電材料層上，放入第二方面任一項所述的制備工具中夾緊；

將所述制備工具放入干燥箱中使磁致伸縮材料層和壓電材料層固化，獲得自偏置磁電復合薄膜。

優選地，所述磁致伸縮材料層包括正磁致伸縮材料層和負磁致伸縮材料層，所述將磁致伸縮材料層粘貼在壓電材料層上，包括：

分別將所述正磁致伸縮材料層和負磁致伸縮材料層粘貼在所述壓電材料層的上下兩側。

優選地，在所述將磁致伸縮材料層粘貼在壓電材料層上之前，還包括：

在所述壓電材料層上下表面分別涂布一層導電層。

第四方面，本申請實施例提供了一種磁電傳感器，包括第一方面任一項所述的自偏置磁電復合薄膜。