东华大学《高分子材料前沿课程》读书笔记
高分子材料5篇精选心得

高分子材料5篇精选心得高分子材料助剂是高分子材料与工程专业的一门重要专业方向课,对高分子材料商品化起重要的作用。
下面给大家带来一些关于高分子心得,希望对大家有所帮助。
高分子材料心得1有机合成材料有机合成材料合成材料品种很多,塑料、合成纤维、合成橡胶就是我们通常所说的三大合成材料。
主要是指通过化学合成将小分子有机物如烯烃等合成大分子聚合物。
现在人们用的很多东西都是有机合成材料,比如很多眼镜都是用有机玻璃做的,当然汽车上的窗,轮胎都是,生活中用的塑料袋,电磁炉上的底盘等。
可以说有机合成材料在很多方面已经能够代替一些金属的耐高温的功能作用!有机合成材料不是纯净物,而是混合物,主要原因是有机物在发生聚合反应时,一些分子链较长的分子往往会被拉断,从而形成结构相似、分子量却不同的分子,这样的若干分子聚合在一起,即使是同种类型结构,化学、物理性质相似,也不能叫做纯净物。
举个简单的例子,在烷烃这种简单有机物中,分子量越大,越不容易达到“纯净”的水平,液化己烷中难免不混有丁烷、戊烷、庚烷等同类有机物。
合成纤维和合成橡胶等是重要的有机合成材料。
有机合成材料的出现是对自然资源的一种补充,化学在有机合成材料的发展中起着重要的作用。
新型有机合成材料必将为人类创造更加美好的未来。
使用有机合成材料会对环境造成影响,如"白色污染"。
用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。
棉花羊毛和天然橡胶等都属于天然有机高分子材料,而日常生活中用的最多的塑料,合成纤维和合成橡胶等则属于合成有机高分子材料,简称合成材料。
有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破,从此,人类摆脱了只能依靠天然材料的历史,在发展进程中大大前进了一步,合成材料与天然材料相比具有许多优良的性能,从我们的日常生活到现代工业,农业和国防科学技术等领域,都离不开合成材料。
由于高分子化合物大部分是由小分子聚集而成的,所以也常被称为聚合物。
例如,聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。
东华大学《高分子材料加工原理》复习材料

高分子材料加工原理复习材料第二章 聚合物流体的制备一、聚合物的熔融方法1、无熔体移走的传导熔融。
熔融全部热量由接触或暴露表面提供,熔融速率仅由传导决定。
如滚塑过程。
2、有强制熔体移走(由拖曳或压力引起)的传导熔融。
熔融的一部分热量由接触表面的传导提供;一部分热量通过熔膜中的黏性耗散将机械能转变为热来提供。
所谓耗散,就是力学的能量损耗,即机械能转化为热能的现象。
在外力作用下,大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动,就要克服内部摩擦,所以要消耗能量,这些能量转化为热能。
熔融速率由热传导以及熔体迁移和黏性耗散速率决定。
如螺杆挤压机的熔融挤出过程3、耗散混合熔融。
熔融热量是由在整个体积内将机械能转变为热能来提供的,是机械能转化为热能的现象。
耗散混合熔融速率由整个外壁面上和混合物固体—熔体界面上辅以热传导决定,如双辊开炼。
4、利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法。
5、压缩熔融。
6、振动诱导挤出熔融 二、溶剂的选择原则1、聚合物和溶剂的极性相近规律。
极性大的溶质溶于极性大的溶剂;极性小的溶质溶于极性小的溶剂;溶质与溶剂的极性越相近,二者越易互溶。
2、溶度参教理论。
溶度参数理论是一个以热力学为基础的溶剂选择的最常用理论。
⑴未修正的溶度参数理论 适用:非极性混合体系⑵修正的溶剂参数理论(三维溶度参数理论) 适用:①非极性混合体系②极性混合体系③易成氢键体系3、高分子-溶剂相互作用参数(哈金斯参数)χ1: χ1>0.5不良溶剂;χ1<0.5良溶剂 三、聚合物-溶剂体系的相平衡图2-6(a )表示上临界混溶温度在溶剂的凝固点以下,因而在凝固点以上聚合物和溶剂可以很好地混溶。
图2-6(c )的相图则说明在沸点T b 以上才会出现互不相溶的区域,在溶剂沸点以下,可以与聚合物以任何比例互溶。
图2-6(b)的相图表示在溶剂的沸点和凝固点之间存在上临界混溶温度;图2-6(e )表示在溶剂的T b ~T f 温度范围内有下临界混溶温度。
高分子材料进展资料

聚丙烯(用做微孔薄膜和中空纤维膜 ) 聚丙烯腈(用做中空纤维膜)
聚酰胺纤维
2.按材料与活体组织的相互作用关系分类
生物惰性(bioinert)高分子材料 指在体内不降解、不变性、不引起长期组
织反应的生物医学高分子材料 ,适合长期 植入体内。 生物活性(bioaciive)高分子材料
生物医学高分子材料
Hip and knee total joint replacements are
shown as illustrations on this skeleton.
二、生物医学高分子材料的种类
1.按来源分类
(1) 天然医用高分子材料 如胶原、明胶、丝蛋 白、角质蛋白、纤维素、粘多糖、甲壳素及其衍 生物等。
2.物理和力学稳定性。针对不同的用途,在使用期内 医用高分子材料的强度、弹性、尺寸稳定性、耐曲挠 疲劳性、耐磨性应适当。对于某些用途,还要求具有 界面稳定性。
3.易于加工成型。 4.材料易得,价格适当。 5.便于消毒灭菌。
(二)对医用高分子材料的人体效应的要求-------生物相容性
分支学科互相联系促进发展,学科发展为
基础,材料研究为学科价值的体现及学科的 动力,彼此相辅相成。
(二)各分支学科概况 1、 高分子化学 (1)学科主要领域 新反应:配位聚合催化剂,自由基活性聚合,
离子型聚合,电化学聚合,开环移位配合,开 环聚合,乳液聚合,新催化剂;
新方法:插层聚合,微波聚合,螺杆本体聚 合,泡沫悬浮聚合,光诱导表面改性、超支化, 磨盘、超声法聚合物改性;
生物医学材料是用于与生命系统接触和发生相互 作用的,并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、 替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功 能材料。
高分子材料研究前沿浅见33页PPT

31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
高分子学习心得

高分子学习心得高分子化学是研究高分子化合物的合成、化学反应、物理化学、物理、加工成型、应用等方面的一门新兴的综合性学科。
合成高分子的历史不过80年,所以高分子化学真正成为一门科学还不足六十年,但它的发展非常迅速。
目前它的内容已超出化学范围,因此,现在常用高分子科学这一名词来更合逻辑地称呼这门学科。
一我对高分子化学的掌握1.什么是高分子化学高分子化学是研究高分子化合物(简称高分子)合成(聚合)和化学反应的一门科学;同时还会涉及聚合物的结构和性能。
同时也涉及高分子化合物的加工成型和应用等方面。
高分子也成聚合物(或高聚物),有时高分子可指一个大分子,而聚合物则指许多大分子的聚集体。
高分子的相对分子质量非常的大,小到几千,大到几百万、上千万的都有。
我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。
2.高分子化学发展高分子化学作为化学的一个分支学科,是在20世纪30年代才建立起来的一个较年轻的学科。
然而,人类对天然高分子物质的利用有着悠久的历史。
早在古代,人们的生活就已和天然高分子物质结成了息息相关的关系。
高分子物质支撑着人们的吃穿住各方面,作为人类食物的蛋白质和淀粉,以及用纺织成为衣物的棉、毛、丝等都是天然的高分子物质。
在我国古代时,人们就已学会利用蚕丝来纺织丝绸;汉代,人们又利用天然高分子物质麻纤维和竹材纤维发明了对世界文明有巨大失去作用的造纸术。
在那时,中国人已学会利用油漆,后来传至周边国家乃至世界。
可以说,古代中国在天然高分子物质的加工技术上,例如丝织业、造纸术和油漆制造,是处于世界领先地位的。
1932年,施丁格发表了一部关于高分子有机化合物的总结性论著,高分子化学建立了。
在此之后,高分子化学理论迅速发展,高分子工业也蓬勃兴起。
以后的40年间高分子化学及工业达到飞速发展阶段。
第二次世界大战刺激了高分子化学和化学工业的发展,德国首先合成了橡胶,美国也加速发展高分子工业。
战后由于消费品的需求量增加,高分子化学的系统研究大规模地开展起来。
东华大学《高分子物理》名词解释

,n 为 Avrami 指数,与成核机理和晶粒生长的方式有关,其值为晶粒的生
长维数和成核过程的时间维数之和。 Avrami 方程:描述聚合物等温结晶过程的方程 *半结晶期 t1/2:聚合物结晶时体积收缩到一半所需要的时间, 衡量聚合物的结晶速度。
第四章
聚合物的分子运动
*弛豫时间:高分子各种运动单元从一种状态通过分子运动过渡到另一种状态所需要时间。 *玻璃化转变温度 Tg:链段开始运动的温度。 *粘流温度 Tf:大分子重心开始发生相对位移的温度。 *力学三态:非结晶聚合物随温度升高依次出现玻璃态、高弹态、粘流态,称为力学三态。 *时温等效:对于观察弛豫现象,升高温度和延长刺激时间是等效的。 次级弛豫: WLF 方程: ,根据时间-温度等效原则,对于任何弛豫过程,升高温度与延长时间是等 效的;同样,降低温度与缩短时间也是等效的,二者间的关系即为 WLF 方程。
-2-
*过量化学位ΔU1E: 表示高分子溶液相对于理想溶液的偏差。 θ温度:θ状态下所处的温度称为θ温度。 *θ溶剂:θ状态下所用的溶剂称为θ溶剂。 (θ条件:x1=1/2 或 K1=Ψ1 时,ΔU1E=0,这一条件称为θ条件) 扩张因子:反映体积排除效应对高分子链形态造成的线性扰动。 排除体积:聚合物溶液中由于高分子链单元间的相斥作用产生排除体积效应。
第一章
高分子链的结构
*近程结构:单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。又称高分子的一次结构。 *远程结构:整个分子的大小和在空间的形态,又称高分子的二次结构。 *构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 *构象:由于围绕单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称作构象。 *键接结构:指聚合物大分子结构单元的连接方式。 *全同立构(等规立构) :结构单元含有不对称碳原子 C*的聚合物,C-C 链成锯齿状放在一个平面上。当取代基 全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。 *间同立构(间规立构) :结构单元含有不对称碳原子 C*的聚合物,C—C 链成锯齿状放在一个平面上。当取代基 相间的分布于主链平面的二侧或者说两种旋光异构单元交替键接。 无规立构:结构单元含有不对称碳原子 C*的聚合物,C—C 链成锯齿状放在一个平面上。当取代基在平面两侧作 不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接。 *柔顺性:高分子长链能发生不同程度卷曲的特性或者说高分子链能改变其构象的性质,简称柔性。 静态柔顺性:又称平衡态柔性,指的是高分子链处于较稳定状态时的卷曲程度。 *动态柔顺性:又称动力学柔性,指的是分子链从一种平衡态构象转变成另一种平衡态构象的容易程度。 *链段:高分子链上能独立运动的最小单元。 。 *等效自由结合链:在库恩统计法中,以链段为统计单元,链段看作刚性棒,自由连接,称为等效自由结合链。 *空间位阻参数σ:以σ来度量由于链的内旋转受阻而导致的分子尺寸增大程度的量度,σ愈小分子愈柔顺。 无扰尺寸 A:因为均方末端距与键数 n 成正比,而 n 又比例于分子量 M,所以可以用单位分子量的均方末端距作 为衡量分子柔性的参数,A 值愈小,分子链愈柔顺. 极限特征比 C∞:链均方末端距与自由结合链的均方末端距的比值,当 n→∞时的极限值。链的柔性愈大,则 C∞ 值愈小。 *均方末端距:线型高分子链的两端直线距离的平方的平均值。 *高斯链:凡末端距的分布符合高斯函数的高分子链称为“高斯链” 。
考研东华大学高分子化学第一章
高分子化学
1.掌握高分子化学基本概念和基础知识
2.掌握高分子合成常用聚合方法、聚合 机理及影响 因素
3. 了解高分子化学最新发展 4. 了解高分子化学研究主要内容
课程内容: 第一章 绪论 第二章 自由基聚合 第三章 离子聚合 第四章 共聚合反应 第五章 逐步聚合 第六章 天然高分子 第七章 聚合物化学反应 (选择)
4、多种运动单元
链段运动 基团振动
大分子运动(蠕动)
聚乙烯大分子化学结构 示意图
二、高分子的一些基本概念
1、单体(monomer)
能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物称为 单体。 例如: 氯乙烯 2、聚合物(high polymer or polymer) 由相同的化学结构多次重复通过共价键或配位键 连接而成的高分子化合物,称聚合物。
5、重复单元(repeating unit) 高分子由重复单元多次重复连接构成。聚氯乙稀 分子链中重复单元和结构单元、单体单元一致,括 号内的化学结构也可称为链节(chain element); 在Nylon 66高分子中,三者则不一致。
6、聚合度(degree of polymerigation)
2、大分子具有链状结构---- 大分子由 基本链节(结构相同的、简单的结构单 元)通过共价键或配位键重复连接而成。
例如:
3、具有多分散性
分子量有大有小,即具有分散性的特点;甚至结构也具 有差异,称结构多分散性.
合成高分子:一般是由许多结构相同的、简单的化学 结构,通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的 化合物。 ( 104 ~ 105 ) 生物高分子:一般倾向于是对化学结构组成多样、排 列顺序严格的、相对分子质量很高的具有生物活性的高 分子化合物。( 105 ~106)
“高分子材料成型原理”精品课程建设的认识与实践
办学 优势 与特 色 的关 系。根 据 我 校 的特 色 , 将
某 一种 高分 子 材料 的成 型作 为重 点 教学 内容 , 以避免 “ 千校 一面 ” 。据此 , 们 确定 的知 识模 我 块顺序 及 学 时 如 图 1所 示 。根 据 这 一 知 识 模
块 , 们 在 教学 过程 中对化 学纤 维成 型 的特 殊 我 规律进行 了深 入 的阐述 。
30 0
纺 织 教 育
2 1 年 01
尽 管各 种 高 分 子 材 料 有 其 独 特 的 成 型 方
法, 但基 本 的工 程 和 科学 原 理 是 相 同 的。如 本
类 高分子 材料加 工 的特 殊规 律 。 针对 我 国部分 高校 办学特 色不 够鲜 明的 问
课程 中 , 第二 章 “ 聚合 物流 体 的制 备 ” 和第 三 章
21 0 1年 8月
纺 织 教 育
Te tl x ie Edu ai n c to
Au g., 201 1
第 2 第 4期 6卷
VO. 6 1 2 N O. 4
同 子 材 料 成 型 原 理 " 分 精 品 课 程 建 设 的 认 识 与 实 践
沈新元 , 美 芳 , 惠丽 , 朱 邵 杨 庆 , 夏 琴 , 王
置 。东华 大学 高 分子 材 料 与工程 专 业 的前 身 为
1 .既拓 宽知 识 面 , 又保 持特 色 过 去我 国开设 的高 分子材 料类 专业 基 本上
化学纤维专业 , 是我 国最早成立 的高分 子类专 业
之一 。经过几 代人 的努力 , 我校材料 学 学科 已经
属 于 三级学 科 , 其专业 课 的知 识 面 比较 窄 , 内 且
功能高分子材料学习总结
千里之行,始于足下。
功能高分子材料学习总结功能高分子材料学习总结近年来,随着科技的快速发展,功能高分子材料作为一种新型材料呈现出了巨大的潜力。
在我的学习过程中,我通过学习功能高分子材料的相关知识,深刻认识到了这类材料的重要性和广泛的应用前景。
以下是我对功能高分子材料学习的一些总结。
首先,功能高分子材料具有广泛的应用范围。
这类材料不仅在传统领域如机械工程、电子工程、航空航天工程等方面具有应用,而且在新兴领域如生物医学、环境保护、能源领域等方面也具备了广泛的应用潜力。
比如,功能高分子材料在生物医学领域可以用于制作医用材料,如人工关节、药物控释系统等;在环境保护领域可以用于制造高效过滤材料、污染物吸附材料等;在能源领域可以用于制造太阳能电池材料、燃料电池材料等。
因此,学习功能高分子材料有助于我的专业发展,并为我今后的工作提供更广阔的发展空间。
其次,功能高分子材料具有独特的性能优势。
与传统材料相比,功能高分子材料具有较低的密度、较高的力学性能、较好的电学和热学性能等优势。
此外,功能高分子材料还具有良好的可加工性和可调控性,可以通过调整分子结构和添加不同的功能单元来满足具体应用的需求。
例如,通过改变功能高分子材料的分子结构,可以实现材料的自修复性能、光致变色性能等。
这些优势使功能高分子材料成为未来材料研究和应用的重要方向。
再次,学习功能高分子材料需要掌握一定的知识和技能。
在我学习的过程中,我通过学习高分子化学、物理化学、材料物理等相关课程,了解了高分子材料的基本性质、结构特点以及制备和表征方法等。
同时,我还通过实验和实第1页/共2页锲而不舍,金石可镂。
践活动,学习和掌握了功能高分子材料的制备和处理技术。
这些知识和技能的学习为我今后从事功能高分子材料研究和应用提供了基础。
最后,学习功能高分子材料需要继续深入研究和探索。
虽然我在学习过程中积累了一定的知识和技能,但功能高分子材料领域仍然存在着许多未解决的问题和挑战。
高分子材料前沿
高分子材料前沿高分子材料是一种具有广泛应用前景的材料,它们在生活和工业中扮演着重要角色。
随着科技的不断发展,高分子材料的研究和应用也在不断取得新的突破和进展。
本文将就高分子材料的前沿研究和应用进行探讨,以期为相关领域的研究人员和从业者提供一些参考和启发。
首先,我们来讨论一下高分子材料的结构与性能。
高分子材料是由大量重复单元组成的聚合物,其结构和组成决定了材料的性能。
通过调控分子结构和链构象,可以实现高分子材料的特定性能,比如强度、韧性、耐磨性等。
此外,高分子材料还具有较好的加工性能和成型性能,可以通过各种加工方法制备成各种形状和结构的制品,因此在工业生产中有着广泛的应用。
在高分子材料的前沿研究中,一项重要的工作是开发新的高性能高分子材料。
随着材料科学和化学领域的不断进步,人们对高分子材料的性能要求也在不断提高。
比如,要求材料具有更高的强度、更好的耐热性、更低的摩擦系数等。
为了满足这些要求,研究人员们正在不断探索新的合成方法和材料设计理念,以期开发出更加优异的高分子材料。
除了开发新材料,高分子材料的功能化和复合化也是当前的研究热点之一。
通过在高分子材料中引入功能性基团或者与其他材料进行复合,可以赋予材料新的性能和功能。
比如,通过在高分子材料中引入导电基团,可以制备出具有导电性能的高分子材料,这对于柔性电子器件和传感器的制备具有重要意义。
又如,将高分子材料与纳米材料进行复合,可以制备出具有优异力学性能和导热性能的复合材料,这对于航空航天和汽车制造等领域具有重要意义。
此外,高分子材料的可持续发展也备受关注。
随着全球资源的日益枯竭和环境问题的日益严重,人们对于材料的可持续性和环保性要求也在不断提高。
因此,研究人员们正在不断探索新的生物基高分子材料和可降解高分子材料,以期减少对于化石资源的依赖和降低对环境的影响。
同时,高分子材料的回收利用和资源化利用也是当前的研究热点之一,这对于实现循环经济和可持续发展具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
磁电多铁性复合材料的最新应用研究进展
高材0902 091100117 陈骏
摘要:最近,人们不仅对磁电多铁性复合材料产生了越来越浓厚的兴趣,更对这类材料开展了大量的研究活动,这些研究既有对铁电和磁电之间的耦合方式进行的物理学推导,同时还包括了对新型多功能设备应用潜力的开发,如传感器,换能器,存储器等设备。
在这片文章中,我将认真总结最近几年中磁电多铁性复合材料在实际应用中已经取得的几例显著进展。
关键字:电磁效应,磁电多铁性复合材料,磁电传感器
RECENT PROGRESS IN MULTIFERROIC MAGNETOELECTRIC COMPOSITES IN APPLICATION
ABSTRACT:Multiferroic magnetoelectric composite systems have recently attracted an ever-increasing interest and provoked a great number of research activities, driven by profound physics from coupling between ferroelectric and magnetic orders, as well as potential applications in novel multifunctional devices, such as sensors, transducers, memories, and so on. In this article, I try to summarize what remarkable progress in multiferroic magnetoelectric composite systems has been achieved in most recent few years.
Key words: ME effect, multiferroic magnetoelectric composite, magnetic sensors
一般而言,多铁性材料是指材料的同一个相中包含两种及两种以上铁的基本性能,这些基本性能包括铁电性(反铁电性)、铁磁性(反铁磁性、亚铁磁性)和铁弹性。
这类材料在一定的温度下同时存在自发极化序和自旋序,正是它们的同时存在引起的磁电耦合效应,使多铁性体具有某些特殊的物理性质,引发了若干新的、有意义的的物理现象。
例如,在磁场的作用下产生电极化或者诱导铁电相变,在电场作用下产生磁场或者诱导铁磁相变等。
多铁性材料已成为当前国际上研究的一个热点。
在多铁性材料中,不同的铁性能能够产生一些新的效应,如磁电效应、磁介效应。
正是由于这些新的效应,使得多铁性材料具有非常潜在的应用前景,这也是越来越多的研究人员从事这项研究的主要原因。
一般而言,多铁性材料主要分为三种:单相材料、颗粒复合材料和层状(薄膜)复合材料。
其中后两项可统称为多铁性复合材料。
磁电效应(又称ME效应)是多铁性材料的一个重要实际应用,磁电效应又可定义为“磁-机械力-电介”的一个耦合效应(又称磁电耦合效应),即在磁场的作用下,铁磁相由于磁致伸缩产生形变,从而对压电相产生力的作用而产生电极化现象,这种耦合的结果是在材料的两端产生一个电压差。
而对于单相的多铁性材料而言,由于其磁电耦合系数一般比较小,并且只能在低温下才能显现出来,所以离实际应用还有很远的差距。
因此,越来越多的人将目光集中在多铁性复合材料上,多铁性复合材料的研究也成为当前材料领域的一个研究热点。
磁电多铁性复合材料在较高温度或较低的偏置状态下都会显示出较明显的电磁效应,这就已经在理论上为磁电设备实际应用的可行性做好了准备。
磁电设备具有广阔的应用前景,包括磁电传感器、电流传感器、回转器、谐振器、滤波器、振荡器等。
特别是磁电传感器,其巨大的应用潜力是人们开发
磁电复合材料产生磁感应时的工作原理简单而又直接。
通过输出的电信号,他们可以感应到直流和交流磁场。
通常情况下,使用的较高电磁系数的复合材料可以得到高灵敏度的磁场传感器。
然而,在实际的应用环境中,这样大小电磁系数还太小,无法响应并执行磁电传感器的命令,因为讯噪比在这里面显得更为重要,噪声电压将不可避免的限制住传感器的灵敏度。
在磁电传感器中,噪声源主要有三个:由热释电流产生的热噪声、通过压电效应引入的振动或声学噪声、还有从检测电路中的产生的电噪声。
温度波动或周围环境中空气的流动和振动也将成为压电过程中的噪声源。
因此,散热、降噪、优化检测电路成为了磁电传感器应用中的关键问题。
与压电和电磁效果不同的是,磁电复合材料的热膨胀主要是各向同性的。
讯噪比可以由压电板层的体积控制,在低频范围内它随着频率的增加而增加。
因此,通过磁电传感器结构
设计的优化可以显着地减少热噪声。
例如,由两个极化方向相反的压电板层组成的一组电磁对称层压板还有两个磁性层之间的夹层都具有这样优化的结构。
“The ME output signals induced from two reversely polarized PZT layers have opposite signs, while the simultaneously induced thermal charges are of the same sign. Thus the total signal from one PZT layer minus that from another would exclude the thermal induced charges from the ME output.”[1](译:从两个偏振方向相反的压电陶瓷层间产生的电磁输出信号具有相反的特性,而同时产生的热负荷却具有相同的特性。
从两个偏振方向相反的压电陶瓷层间产生的电磁输出信号具有相反的特性,而同时产生的热负荷却具有相同的特性。
因此,从一个压电陶瓷层到另一层递减消失的总信号将从电磁输出端排出热感应电荷。
)那么同样地,一组对称的双压电晶片和具有电荷补偿机制的推拉式电磁层压复合材料,也可以显着地提高对噪声的抑制。
“By utilizing the high anisotropy of the ME laminates, i.e., large in-plane (or transverse) but small out-of-plane (or lognitudinal) ME responses, the unwanted thermal response can be excluded by
in-series connecting the in-plane direction of one ME laminate to the out-of-plane direction of another identical ME laminate.”[1](译:而利用各向异性的电磁层压板的电磁效应,例如,具有较大内表面和较小外表面的电磁层压板,通过串联一对相同电磁层压板的面内方向,可以消除不必要的热效应。
)可以看出,与热噪声相比,从检测电路中产生的振动噪声和电噪声通过隔振平台和电路优化似乎更容易被消除,因为这些噪声依赖于各类参数和频率。
使用较高电磁系数的磁电复合材料可以制造出高灵敏度的磁传感器。
到目前为止,在室温下对极小磁场强度的检测已经可以由双晶板和推拉层压磁电复合材料来实现。
这类材料的灵敏度高于大磁阻传感器,但低于超导量子干涉器。
然而,虽然磁电传感器在灵敏度上不能做到尽善尽美,但它却具有制造工艺简便、成本低廉的特点,这相对于制造工艺复杂且价格较为昂贵的超导量子干涉器件来说,前者反而体现出了巨大的优势。
这种磁电复合材料所具有的高灵敏度特性,能使得它们在许多应用中展现出了物美价廉的特点,如脑磁图和心磁图等。
虽然在基于这些电磁复合材料的特性上,很多具有超高灵敏度的磁电传感器的原型已经被设计出来了,但为了使这些电磁复合材料产品具有广泛的商业化用途,还有许多工作要做,例如设计具有高讯噪比和高热稳定性的磁电传感器、系统的优化和整合等。
磁电多铁性复合材料发展得十分迅速,由于其在高于室温时表现出巨大的电磁效应,而且成本低廉,已为实际的磁电设备应用做好了准备。
对于大部分磁电多铁性复合材料研究,人们主要是通过对设备的研究和对产业的深入了解来探索并开发出更多磁电应用设备。
虽然一些设备的原型根据这些材料已经被设计了出来,但在实际应用中仍有许多问题需要解决。
但不能否认的是,磁电多铁性复合材料在今后几年中仍将具有巨大的研究和应用潜力。
参考文献
[1] Jing Ma,Jiamian Hu,Zheng Li,and Ce-Wen Nan. Recent Progress in Multiferroic Mag- netoelectric Composites: from Bulk to Thin Films. Advanced Materials, 2011: 1062–1087
[2] 何泓材,林元华,南策文.多铁性磁电复合薄膜.科学通报,2008:1136-1148
[3] 李永东,冯飞翔,石海滨,冯学强,李康镛.多铁性磁电智能复合材料的力学研究进展.装甲兵工程学院学报,2011(6)
[4] 叶有祥,周云,周盛华.多铁性复合材料的研究进展.科技信息,2010:27-30
[5] 路晓艳,刘玉岚,王彪.多重铁性材料的研究进展.材料导报,2007:17-20
(精读:[1],[4];泛读:[2],[3],[5])。