功能梯度铁电铁磁复合材料弯曲模态下的磁电效应

基于磁致伸缩相与压电相的本构方程,应用弹性力学的方法,建立了功能梯度铁电铁磁复合材料弯曲模态下的磁电耦合静态力学模型。假设铁电和铁磁材料的物理参数均为沿厚度方向的线性或指数函数,分析计算了由PZT作为铁电材料和CoFe2O4作为铁磁材料的双层复合材料的磁电效应。结果表明,在弯曲模态下,磁电电压系数出现两个峰值。负梯度的铁电(或铁磁)材料提高磁电效应,正梯度的铁电(或铁磁)材料降低磁电效应。同号梯度的铁电铁磁材料对磁电效应的影响更大。     

BST/YIG复合材料的相结构、介电性能和磁性能的研究

以铁电性的钛酸锶钡（BST）和铁磁性钇铁氧体（YIG）为原料,采用固相反应法,合成了一系列铁电/铁磁复合材料,并对铁电/铁磁复合材料（YIG/BST）的介电性能和磁性能进行了详细地研究. 结果表明：在一定温度下烧结所得的铁电/铁磁复合材料,由铁电相和铁磁相两相组成;xBST-(1-x)YIG(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0)复合材料具有良好的介电性能和磁性能, 其介电常数实部ε′与虚部ε″均随BST含量的增加而升高,且介电常数的谐振峰随着YIG含量的增加而向频率高的方向移动.磁导率实部μ′与虚部μ″均随BST含量的增加而降低. 在YIG铁氧体中加入适量的陶瓷BST构成复合材料,可以有效地改善截止频率,提高高频电磁特性.     

膜/块体结构氧化物复合磁电材料研究进展

由铁氧体(如: CoFe₂O₄, NiFe₂O₄)和铁电相(如: BaTiO₃, Pb(Zr_xTi_1-x)O₃)组成的复合材料是经典的复合磁电材料, 也是最早在室温下观察到大磁电耦合效应的复合材料。这类复合材料的制备通常是在高于1200℃的高温条件下将铁氧体相和铁电相两相共烧而成。然而, 在高温过程中不可避免的存在原子互扩散及两相界面反应, 甚至出现微裂纹。本文综合介绍了几种通过直接在一种铁性氧化物块体上生长另一种铁性陶瓷膜的方法, 从而实现铁电、铁磁两相之间的低温复合(一般不高于800℃), 避免了高温共烧过程中的固有问题, 并展示了此类膜/块体复合体系的磁电耦合性能常用的表征方法。     

扩散阻挡法制备铁酸钴/锆钛酸铅0-3复合材料及性能研究

通过溶胶-凝胶工艺在铁酸钴(CoFe2O4,CFO)陶瓷粉体表面包覆二氧化锆,形成核壳结构。以钨酸锂Li2WO3作为铁电相锆钛酸铅镧(PLZT)的烧结助剂以降低烧结温度。将两种粉体混匀,经成型和共烧工艺制备了xCFO/(1-x)PLZT 0-3复合多铁性陶瓷(质量分数x为0.1、0.2、0.3、0.4)。研究了铁磁相含量、陶瓷的晶相结构、微观形貌以及烧结工艺条件对陶瓷介电、压电、铁电性能的影响。X射线衍射分析表明,复合多铁性陶瓷样品保持了较纯净的钙钛矿(PLZT)和尖晶石(CoFe2O4)结构。扫描电镜形貌分析和能谱分析显示复合材料的两相分布均匀,氧化锆成功包覆在铁磁相CoFeO4颗粒表面,且二氧化锆大大减少了高温下铁、钴离子的扩散。当磁场频率为10kHz时,1100℃烧结的CFO/PLZT复合陶瓷(x=0.2)的磁电转换系数约为3.53×106mV/(T.cm)。     

磁电复合薄膜材料的理论和实验研究进展

磁电复合薄膜材料由铁磁相和铁电相复合而成,其在一定温度范围内不仅同时具有铁磁性、铁电性,而且更重要的是具有磁电耦合效应或磁电效应,已成为目前功能材料领域新的研究热点之一。阐述了磁电复合薄膜的磁电耦合机制,介绍了磁电复合薄膜的分类和特点;综述了磁电复合薄膜理论研究中几种主要的研究方法,并论述了实验研究的进展;最后指出了目前磁电复合材料研究中存在的问题和发展趋势。     

PZT／Ni－Zn铁氧体复合材料电磁特性研究

研究了铁电材料ＰＺＴ和铁磁材料Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体的复合材料在１～１０００ＭＨｚ频率范围内的电磁特性。结果表明，ＰＺＴ具有铁电与铁磁共存的双重特性。当与Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体复合后，其复合磁导率及复合介电常数均具有可调性，由此可优化设计高吸收电磁波能力的新型复合材料。     

PZT／Ni—Zn铁氧体复合材料电磁特性研究

研究了铁电材料ＰＺＴ和铁磁材料Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体的复合材料在１￣１０００ＭＨｚ频率范围内的电磁特性。结果表明，ＰＺＴ具有铁电与铁磁共存的双重特性。当与Ｎｉ－Ｚｎ铁氧体复合后，其复合磁导率及复合介电常数均具有可调性，由此可优化设计高吸收电磁波能力的新型复合材料。     

PbTiO_3-CoFe_2O_4磁电复合材料的结构和电性能

采用传统固相烧结法制备不同组分的PbTiO3-CoFe2O4磁电复合材料,采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段进行分析表征。结果表明:PbTiO3-CoFe2O4复合材料的复合形式为0-3型。1 100℃烧结的PbTiO3-CoFe2O4复合材料具有良好的相结构,同时具有明显的铁电性和铁磁性。PbTiO3-CoFe2O4复合材料的磁性能呈现规律的变化,介电常数却由于元素扩散和铁磁相的约束及稀释作用等原因产生了异常的变化。     

钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究

对铋层状钙钛矿结构钛酸铋无铅铁电薄膜的制备、改性、失效行为,以及钛酸铋-铁酸钴多铁复合材料进行了研究。通过分析A位和B位离子的极化率和半径关系,设计了一系列复合掺杂钛酸铋基无铅铋层状钙钛矿铁电体系,并制备出了一系列性能优良的单掺杂和复合掺杂的钛酸铋基无铅铁电薄膜,结果表明A位La~(3 )、Nd~(3 )、Eu~(3 )掺杂,B位V~(5 )、Zr~(4 )、Mn~(4 )都可以明显提高薄膜的性能,特别是A位Nd~(3 )掺杂可以很好地提高剩余极化强度和抗疲劳性,B位Mn~(4 )掺杂可以降低矫顽场和漏电电流,有望突破无铅铁电薄膜的应用瓶颈;同时,研究了铁电薄膜及其在辐照条件下的疲劳、保持性能损失和印记失效等失效行为,提出了一个能合理解释印记失效的双界面层的理论模型;还利用化学溶液沉积法制备了不同复合结构(颗粒复合和层状复合)的Nd掺杂钛酸铋/铁酸钴多铁薄膜,并研究了不同复合结构中的磁电耦合效应,研究发现在铁电/铁磁多铁复合材料中,铁电/铁磁界面处两种不同材料之间的原子相互耦合对磁电耦合效应具有很大的贡献。     

磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT磁电耦合性能的有限元分析

由铁电相和铁磁相组成的磁电复合材料被证明有非常显著的磁电耦合效应,近年来受到越来越多的关注。利用有限元PDE的方法对磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT的磁电耦合性能进行了分析,主要研究了边界条件、结构尺寸对磁电耦合性能的影响。研究发现,当上下表面y方向固定,其它表面自由时,磁电复合材料长度方向伸缩更加明显,具有更大的磁电耦合系数;铁电相和铁磁相厚度比与磁电耦合系数程非线性关系,当铁电相厚度为1.1mm,铁磁相厚度为1.9mm时,磁电耦合系数具有最大值3.354((V/m)/A/m));当铁电层尺寸保持不变,铁磁层长度超过10mm后,铁磁层长度对磁电耦合系数影响不明显。该理论结果可以用于提高磁电耦合性能同时达到节省材料的目的。     

相变材料的研究进展及其在建筑领域的应用综述

相变材料是相变物质与传统建筑材料复合而成的一种新型储能建筑材料,本文对相变材料的概念、相变材料的分类、相变材料的筛选和改进、相变材料的制备方法以及封装方法进行了阐述,同时论述了相变材料在建筑领域的应用,并提出了相变材料应用于建筑领域的发展方向。     

一种新型的相变储能功能高分子材料

介绍了本实验室制备的一种新型的固态相变材料,叙述了它的合成方法,讨论了该类材料的相变机理及其特点等,结果表明,该类新型固态相变材料不仅相变焓大,而且热稳定性有明显改善,各项综合性能优异,具有很大的使用价值和发展前途。     

微裂纹对相变陶瓷的相变条件及强度的影响

相变临界条件的研究是相变增韧的关键，材料内大量存在的微裂纹是影响相变陶瓷性能的重要因素。本文用作者改进的等效夹杂理论，研究相变陶瓷中微裂纹对材料强度的影响，建立在外载作用下的相变临界条件。通过Ａｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２陶瓷的三点弯曲实验，验证了本文理论模型的合理性。     

纳米流体相变蓄冷材料的基本特性与应用前景

概述了相变蓄冷材料,包括气体水合物、功能热流体和定形相变蓄冷材料等的基本特性和最新进展.介绍了纳米流体传热特性的研究现状,提出了纳米流体相变蓄冷技术,并对它的技术优势和潜在的应用前景做了展望和分析.     

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的 提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量.方法 将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟.结果 在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高.通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果.结论 制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景.     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

蓄冷材料相变温度与相变潜热的实验研究

本文阐述了自行研制的蓄冷材料相变温度与相变潜热实验装置的特点 ,并在该实验装置上测试了蓄冷材料的相变温度和相变潜热 ,获得了较准确的结果。该方法简单易行 ,可用于工程上测量相变蓄冷材料的热物性     

NiAl2O4材料的X射线光电子能谱分析

多晶半导体陶瓷材料ＮｉＡｌ２Ｏ４是一种很有应用价值的高温热敏材料。本文介绍了这种材料的合成方法，并用ＸＲＤ技术分析该材料在不同合成温度下的相态及晶体结构。结果表明：合成物主晶相为尖晶石型Ｎｉ１－ｘＡｌ２Ｏ４，次晶相为ＮｉＯ，且随合成温度的提高，ＮｉＯ含量大幅度减少。本文根据ＸＰＳ分析结果，重点讨论了样品中各元素在不同合成温度下的结合能位移。分析表明：Ｎｉ１－ｘＡｌ２Ｏ４中存在有Ｎｉ空位，随着合成温     

四钛酸钡纤维陶瓷的制备及介电性研究

首次制备了BaTi4O9纤维陶瓷新材料。利用XRD分析烧结前后试样的相组分变化并在SEM和TEM下观察分析试样的微观结构。初步研究了材料的介电性能。     

相变储能建筑材料的应用研究

随着人们对工作与居住环境要求的提高以及环保意识的增强,对建筑材料的要求也日益提高,多功能化、智能化已成为建筑材料发展的必然趋势。相变储能建筑材料就是为满足这种要求而开发的,它是相变材料与建材基体复合制备的一种新型储能建筑材料,具有储能密度大、效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点,可用于储能和温度控制。本文主要介绍了相变储能建筑材料的特点、研究现状以及形成工艺等,并对其发展进行了展望。