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磁电效应是指外加磁场/电场能够诱使材料发生电极化/磁极化的现象。具有磁电效应的器件由于在探测低频磁场、信息存储、集能等方面的应用而广受关注,从而推动着磁电研究的进展。磁扭电器件由永磁体/压电相组成,可产生强大的磁电效应。这种磁电器件与传统层状磁电器件不同,无需磁致伸缩材料,结构简单,成本低廉,磁电系数大,能有效地检测电磁场信号和实现磁电能量转换,所以本文以一种重要的磁扭电器件作为研究重点。 本文首先针对一种由永磁体/压电相/弹性层组成的磁扭电“三明治”结构器件进行了初步的耦合场理论研究,研究了该磁扭电器件的低频磁电效应;运用弹性力学,电动力学,压电学理论,构建了永磁体/压电复合的物理分析模型,针对准静态的磁电特性,建立方程并通过推导获得了器件的磁电输出方程,明确了与磁电器件的长度、厚度,材料的剩磁、压电常数、介电常数、弹性常数、外部施加磁场等一系列的关系,讨论了影响器件磁电效应的主要的因素。根据这些制约因素选择具有最佳参数的PVDF(聚偏氟乙烯)高分子压电材料作压电相,分别采用不锈钢、铝、铜作弹性支撑层,研究了在低频下磁电系数随弹性层厚度、弹性层弹性模量变化的规律以及准静态频率范围,取得相应的变化曲线,实验结果很好的支持了理论分析。 本论文还研究了该磁扭电器件的谐振磁电效应,研究了在谐振时磁电系数随弹性层厚度变化的规律,取得相应的变化曲线,给予一定的指导意义。此外,本文还研究了PZT纵向极化bimorph结构,初步得到了磁电特性的响应值跟PZT厚度的关系。