磁铁/强压电复合的巨磁电效应研究

2008年，强磁铁(NdFeB)和强压电材料(PZT-5)复合器件能获得巨磁电效应被发现（申请人首先发现这种耦合机制，并于2008年发表文章于Applied physics letters），这种新型的磁电转换的机制与常规的层状磁电材料的复合机制不同，其通过外界磁场与磁铁的相互作用，并把这种相互作用通过磁铁来与强压电材料进行力的耦合，从而实现巨磁电效应。这是一种复杂的磁-磁,磁-机,机-电耦合的多耦合模式。对这种新型的器件的探索研究在低频弱磁场的检测（车辆/潜艇/枪支）和磁能量采集具有非常重要的意义，本研究的重点将集中在耦合场分析、优化设计、空间电磁效应以及微磁信号探测试验等。

本项目的研究工作基本满足预期目标，在磁体/压电复合的磁电耦合研究中我们做出了比较有影响的基础性创新工作：我们提出了磁扭电的原理以及多耦合（磁致伸缩-压电-磁扭）的机制。我们理论上推出了磁扭电的基本公式，并按照公式的理论预测制备出具有超强磁电耦合效果的磁电器件，在低频和谐振情况下分别获得100V/cm.Oe和2100V/cm.Oe的巨磁电效应。我们还具体推算了一个典型磁扭电器件的理论公式，根据该公式，我们可以对器件的材料、尺寸的提出了要求。比较独特的是我们发现了该器件的磁电效应居然和长度无关（理论推导并得到实验的验证），这一结论是原先几乎无法直观预测到的。我们制作了一个三维亥姆霍兹线圈磁场发生装置，并利用该装置获得磁扭电器件的空间磁电响应三维信息图。我们发表了9篇相关的论文，其中SCI收录4篇，EI收录8篇，申请了专利6项。.本项目培养了两名硕士，其中一名于2013年获得了国家奖学金，两名学生在毕业答辩中均获得了优秀。