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以层状磁电复合材料的弹性力学模型为基础,推导出自由状态下双层纳米磁电薄膜的磁电电压系数的计算方法.
采用相应的材料参数分别计算了CoFe2O4(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(缩写为CFO/PMN-PT)双层纳米磁电复合薄膜在Si、MgO和SrTiO3等3种基片体系中的磁电电压系数理论值.分析表明,基片对磁电薄膜有强烈的夹持效应,当CFO薄膜厚度为1 μm,PMN-PT体积分数为0.7且无基片时,横向磁电电压系数αE,31最大值高达657.86 mV/(cm·Oe);而当基片厚度为200 μm时,αE,31仅约为前者的1%.基片对压电与磁致伸缩两相材料问最佳比关系有一定的影响,随着基片厚度的增大,压电相的最佳体积分数明显往高值方向移动.由于不同基片的弹性力学参数的差别,导致不同基片体系中的CFO/PMN-PT双层薄膜的磁电效.应大小受到显著影响.但研究发现,基片种类的不同只影响磁电电压系数的具体数值,而磁电电压系数随基片厚度和压电相体积分数的变化规律却相同.