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工学院董蜀湘课题组在磁电复合材料领域取得重要突破

2017-03-07  2604

自1961年磁电耦合效应首次在Cr2O3单晶中被发现,磁电复合材料经历了从单相体系发展到两相颗粒复合再到层状多相复合过程。近二十年来,基于(1-3)型,(2-1)型,(2-2)型的磁电复合材料获得了广泛研究,但如何进一步提高磁电耦合效应似乎遇到了瓶颈。北京大学工学院董蜀湘课题组近日在磁电复合材料研究方面取得重要突破,设计制备了铁基非晶纤维与压电单晶纤维的复合结构,发现利用激光热处理可以产生纳米晶化、降低磁损耗的效应,以及设计(1-1)型一维磁电复合结构可产生磁通聚集增强效应,最终使研制的磁电复合材料的谐振磁电耦合系数提高了7倍。基于这一强的磁电耦合,进一步发现这种磁电复合材料在谐振条件可探测到1.35×〖10〗^(-13) Tesla的微弱交流磁场。该成果于2017年3月4日在线发表在材料领域顶尖学术期刊《先进材料》(Advanced Materials,IF=18.9)上。(原文链接:http://dx.doi.org/10.1002/adma.201606022


(1-1)型磁电复合材料结构、样品,与磁电耦合示意图

董蜀湘课题组长期以来一直致力于压电、磁电复合材料、磁电传感器方面的研究。提出了磁-弹-电耦合等效电路模型,发现了磁电gyration效应,研究报道了第一个铁基非晶/压电纤维磁电复合材料。其定义的multi-push-pull mode和L-T mode磁电耦合工作模式,在磁电复合材料领域获得了广泛认可和采用。在国际上,磁电复合材料也是研究热点之一。它的强磁电耦合能力,以及高灵敏度磁感应特性,有望在地磁测量、水下磁探测、生物医学、无损检测等方面发挥重要作用。

该成果共同第一作者为工学院材料系15级博士生储昭强与11级博士生石花朵。研究获得了国家自然科学基金委(51132001, 51072003)、北京市科委(Z131100003213020, Z151100003715003)相关项目的支持。