磁阻抗效应(MI)是指在外磁场作用下材料的交流电阻抗随磁场变化的现象。磁阻抗与材料的相对磁导率、相对介电常数有关。当材料的相对磁导率随磁场改变时称为电感型磁阻抗。电感型磁阻抗材料主要为软磁非晶带、非晶丝和软磁多层膜。随着磁电复合材料研究的发展,在压电和磁致伸缩复合材料上也发现了阻抗随磁场的改变,但是其阻抗改变的原因是复合材料的介电常数(电容)随磁场改变,称为电容型磁阻抗。研究表明,电容型磁阻效应要远大于单相磁性材料的电感型磁阻抗效应。本文在室温下研究了压电陶瓷PZT和磁致伸缩材料Terfenol-D组合成的复合结构的电容型磁阻抗效应,并利用磁—力—电耦合理论解释了磁阻抗效应产生的原因。具体研究内容如下:(1)选用环状PZT、环状Terfenol-D和条状Terfenol-D分别组成“环-环”和“环-条”复合结构,实验研究了相同PZT环,不同尺寸和形状的Terfenol-D对磁电复合振子的磁阻抗、磁电容及谐振频率的影响。通过理论和实验数据的分析,发现外加磁场改变了复合材料的介电常数率(电容),从而改变其阻抗值,这与电感型磁阻抗即磁导率随磁场的改变有着本质的区别;实验研究了复合振子磁阻抗的尺寸效应,对“环-环”磁电复合结构,当增大磁致伸缩环的内半径时,可提高磁电复合振子磁阻抗效应;此外,还研究了压电环极化方向对磁阻抗效应的影响。(2)在上述理论和实验的基础上,研究了压电相体积分数对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D“三明治”层状磁电复合结构的阻抗、电容及谐振频率等性能的调控作用。实验和理论研究表明,复合振子的谐振频率偏移不仅仅是因为磁致伸缩相的△E效应,而且还和压电材料的弹性模量(亦称作压电△E效应)相关,即由于磁电耦合作用,压电材料的弹性模量随磁场线性变化。进一步分析得出,复合材料的磁致伸缩△E效应和压电△E效应存在博弈关系,在这博弈过程中,压电材料在压电/压磁复合结构中所占的体积分数起到决定性作用,当压电相体积分数占优时,复合结构的谐振频率随磁场呈线性偏移,反之,复合材料的谐振频率随磁场呈非线性偏移。