Инверсный магнитоэлектрический эффект в объемных феррит-пьезоэлектрических композитах

• Автор: Галкина, Таисия Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Магнитоэлектрический эффект в монокристаллах и композитах
1.1 Магнитоэлектрический эффект в монокристаллах
1.1.2 Магнитоэлектрический эффект в композиционных материалах
1.2 Теоретическое описание магнитоэлектрического эффекта
1.2.1 Метод эффективных параметров
1.2.2 Метод функции Грина
1.3 Экспериментальное исследование магнитоэлектрического эффекта
1.4 Применение прямого магнитоэлектрического эффекта
1.5 Исследования в области инверсного магнитоэлектрического эффекта

Выводы по главе
2 ИНВЕРСНЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ФЕРРИТ-
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНКЕ
2.1 Модель. Основные уравнения
2.2 Продольная ориентация полей
2.3 Поперечная ориентация полей
2.4 Обсуждение результатов. Сравнение с экспериментом
Выводы по главе
3 ИНВЕРСНЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ФЕРРИТ-
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ДИСКЕ
3.1 Продольная ориентация полей
3.2 Поперечная ориентация полей
3.3 Результаты расчётов
3.4 Обсуждение результатов. Сравнение с экспериментом
Выводы по главе
4 УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ИНВЕРСНОГО
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
4.1 Магнитоэлектрический преобразователь напряжения
4.2 Экспериментальные данные
4.3 Многослойный магнитоэлектрический трансформатор
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Магнитоэлектрический (МЭ) эффект Заключается в изменении поляризации вещества при помещении его в магнитное поле или изменении намагниченности вещества при помещении его в электрическое поле. В первом случае говорят о прямом МЭ эффекте, во втором - об инверсном или обратном эффекте. МЭ эффект относится к перекрестным эффектам, поскольку связывает между собой величины, имеющие разные тензорные размерности -поляризацию (полярный вектор) с напряженностью магнитного поля (аксиальный вектор), и, наоборот, намагниченность (аксиальный вектор) с напряженностью электрического поля (полярный вектор). Этот эффект представляет интерес, как с научной, так и с прикладной точки зрения, поскольку позволяет создать на его основе принципиально новые устройства твердотельной электроники.
В монокристаллах МЭ эффект тесно связан с симметрией кристалла. Величина МЭ эффекта в монокристаллах незначительна, а его возникновение обусловлено совместным действием спин-орбитального взаимодействия, нечетной части потенциала внутрикристаллического поля и внешнего электрического поля. В феррит-пьезоэлектрических композитах величина МЭ эффекта значительно больше, чем в монокристаллах. По отдельности МЭ эффект отсутствует и в ферритовой фазе, и в пьезоэлектрической. Его возникновение обусловлено механическим взаимодействием
магнитострикционной и пьезоэлектрической подсистем. В случае прямого МЭ эффекта в ферритовой компоненте во внешнем магнитном поле, вследствие магнитострикции, возникают механические напряжения, которые передаются в пьезоэлектрическую фазу, где, вследствие пьезоэффекта, происходит изменение поляризации. И, наоборот, при инверсном эффекте под действием электрического поля в пьезоэлектрической компоненте возникают механические напряжения, которые передаются в магнитострикционную фазу, вследствие чего происходит изменение намагниченности вещества.

магнитострикционной и пьезоэлектрической сред. Естественно, что при усреднении необходимо учитывать условия на границе раздела феррита и пьезоэлектрика, а именно, сохранение нормальных компонент векторов электрической и магнитной индукции, равенство тангенциальных компонент векторов напряженности электрического и магнитного полей, равенство компонент механических напряжений, проекций вектора смещений сред и т.д. В работах Нагвйе были получены выражения для МЭ коэффициента по напряжению для случая двухслойных структур, т.е. для композита связности 2-
2. В этих работах были представлены выражения для МЭ коэффициента по напряжению, полученные через параметры, характеризующие пьезоэлектрическую и магнитную фазы композита, такие как
пьезоэлектрический рс1ц и пьезомагнитный тЯц тензоры магнетика и пьезоэлектрика, диэлектрическую проницаемость рБу пьезоэлектрика, модули

податливости магнетика и пьезоэлектрика уя, соответственно.
Следует отметить, что магнитная фаза не обладает пьезомагнетизмом в чистом виде, поскольку она, как правило, в композитах является веществом, находящимся в поликристаллическом состоянии и обладает только магнитострикцией, которая является существенно нелинейным эффектом по магнитному полю. Однако, в присутствии сильного постоянного
(подмагничивающего) магнитного поля Н0 и достаточно слабого переменного
магнитного поля, деформации можно считать линейными по напряженности переменного магнитного поля. В этом случае выражение для тензора
деформации 5у можно разложить в ряд по степеням напряженности переменного магнитного поля и ограничиться первым членом разложения, т.е.:
5Я (Н,Но) = . н. = ш(щ (1.20)