CN102916127A - 一种高性能磁阻抗复合材料 - Google Patents

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贾艳敏
郑晨
张俊
武峥
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Abstract

本发明公开了一种高性能磁阻抗复合材料，它由磁阻抗材料和磁致伸缩材料进行层状复合而成。磁阻抗材料往往同时会表现出应力阻抗特性。通过磁致伸缩材料的磁致伸缩效应与磁阻抗材料的应力阻抗效应的乘积效应，可产生一个附加的磁阻抗效应，对原来的磁阻抗效应进行放大，实现具有高性能磁阻抗效应的材料。

Description

一种高性能磁阻抗复合材料
技术领域
本发明属于信息功能材料技术领域，特别涉及一种高性能磁阻抗复合材料。
背景技术
磁阻抗效应(Magneto-impedance, MI): 磁性材料的交流阻抗随着外加直流磁场的变化而发生显著变化的效应。磁阻抗效应具有很大的潜在应用前景，如应用于磁场传感器、磁记录磁头等领域。磁阻抗变化率                                               
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE001
定义为
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE002
，式中
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE003
是磁性材料在外加的磁场H 下的阻抗，
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE005
是当外加磁场达到最大时磁性材料的阻抗。1992年，日本名古屋大学的K.Mohri教授等在CoFeSiB软磁非晶丝中发现了磁阻抗效应。此后，人们在非晶软磁合金薄带、纳米晶软磁合金薄带、玻璃包裹非晶丝材料以及非晶薄膜中相继发现了磁阻抗效应。目前，关于磁阻抗效应的研究主要集中在Fe基和Co基的非晶带，而Fe基和Co基的非晶带几乎没有磁致伸缩性能。
磁阻抗材料往往同时表现出应力阻抗效应。应力阻抗效应(Stress-impedance, SI): 磁性材料的交流阻抗随着外加应力的变化而发生显著变化的效应。应力磁阻抗变化率
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE006
定义为
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE007
，式中
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE008
是磁性材料在外加的应力
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE009
下的阻抗，
Figure 2012104533542100002DEST_PATH_IMAGE010
是当外加应力达到最大时材料的阻抗。Tejedor等人2000年 (参考文献：Sens. Acta. A 81, 98, 2000) 报道了通过对Fe基和Co基非晶带施加外加应力， Fe基和Co基非晶带的阻抗发生了变化的现象。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高磁阻抗效应，提供一种高性能磁阻抗复合材料。
为此，本发明的技术方案是：一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：它由磁阻抗材料和磁致伸缩材料进行层状复合而成。
进一步地，所述磁阻抗材料与磁致伸缩材料粘接复合。
进一步地，所述磁阻抗材料以薄膜的形式溅射在磁致伸缩材料的表面。
进一步地，所述磁阻抗材料是纳米晶软磁合金薄带、非晶软磁合金薄带、玻璃包裹非晶丝材料、非晶薄膜中的一种。
进一步地，所述磁阻抗材料是Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9或FeSiB单层薄膜
进一步地，所述磁致伸缩材料是稀土磁致伸缩材料、磁致伸缩合金、铁氧体磁致伸缩材料中的一种。
进一步地，所述磁致伸缩材料是Terfenol-D或波明德合金。
进一步地，所述的复合结构可以采用一层磁阻抗材料与一层磁致伸缩材料复合，也可以采用一层磁阻抗材料与多层磁致伸缩材料复合。
    磁阻抗材料往往同时会表现出应力阻抗特性。通过磁致伸缩材料的磁致伸缩效应与磁阻抗材料的应力阻抗效应的乘积效应，可产生一个附加的磁阻抗效应，对原来的磁阻抗效应进行放大，实现具有高性能磁阻抗效应的材料。采用本发明制得的高性能磁阻抗复合材料具有磁阻抗效应好的优点。 
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来做进一步详细说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为磁阻抗材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带的磁阻抗的变化与所加磁场的大小的关系曲线；
图3为磁阻抗材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带的应力阻抗的变化与所加应力的大小的关系曲线；
图4为层状复合结构Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/Terfenol-D的磁阻抗的变化与所加磁场的大小的关系曲线。
具体实施方式。
    参见附图。本实施例包括磁阻抗材料层1、磁致伸缩材料层2、环氧树脂粘接层3、阻抗分析仪4，双向箭头代表直流磁场方向，单向箭头代表应力方向。本实施例选择用高性能磁致伸缩材料Terfenol-D和磁阻抗材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带实现这种层状复合结构。将Terfenol-D切割成尺寸为12.4×2.1×0.8 mm3的长条, 将Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带切割成尺寸为12.4×2.1×0.025 mm3的长条。将Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带和磁致伸缩材料Terfenol-D的粘接面超声清洗干净，随后用环氧树脂将Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带和磁致伸缩材料Terfenol-D粘接在一起。
图2的纵轴为磁阻抗变化率，横轴为所加磁场的大小。A曲线的频率为1.65 MHz、B曲线的频率为3.3 MHz、C曲线的频率为4.495 MHz、D曲线的频率为9.9 MHz、E曲线的频率为14.8 MHz。由图2可以看出在这些频率下，磁阻抗材料 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带的最大磁阻抗的变化率约为2.6 %左右。
图3的纵轴为应力阻抗变化率，横轴为所加应力大小。F曲线的频率为1.65 MHz、G曲线的频率为3.3 MHz、H曲线的频率为4.495 MHz、I曲线的频率为9.9 MHz、J曲线的频率为14.8 MHz。由图3可以看出在这些频率下，磁阻抗材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带的最大应力阻抗变化率约为18.6 %左右。
图4的纵轴为磁阻抗变化率，横轴为所加磁场的大小。K曲线的频率为1.65 MHz、L曲线的频率为3.3 MHz、M曲线的频率为4.495 MHz、N曲线的频率为9.9 MHz、P曲线的频率为14.8 MHz。由图4可以看出在这些频率下，磁阻抗/磁致伸缩高性能复合材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/Terfenol-D的磁阻抗在零磁场下的最大磁阻抗的变化率达到74 %以上。
对比图2和图4可知，采用本实施例制备的层状磁阻抗/磁致伸缩复合Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/Terfenol-D材料的最大磁阻抗变化率达到74%，是原磁阻抗材料Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶薄带的磁阻抗变化率的27倍。

Claims (8)

1.一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：它由磁阻抗材料和磁致伸缩材料进行层状复合而成。
2.如权利要求1所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁阻抗材料与磁致伸缩材料粘接复合。
3.如权利要求1所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁阻抗材料以薄膜的形式溅射在磁致伸缩材料的表面。
4.如权利要求2或3所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁阻抗材料是纳米晶软磁合金薄带、非晶软磁合金薄带、玻璃包裹非晶丝材料、非晶薄膜中的一种。
5.如权利要求4所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁阻抗材料是Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9或FeSiB单层薄膜。
6.如权利要求2或3所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁致伸缩材料是稀土磁致伸缩材料、磁致伸缩合金、铁氧体磁致伸缩材料中的一种。
7.如权利要求6所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述磁致伸缩材料是Terfenol-D或波明德合金。
8.如权利要求1所述的一种高性能磁阻抗复合材料，其特征在于：所述的复合结构可以采用一层磁阻抗材料与一层磁致伸缩材料复合，也可以采用一层磁阻抗材料与多层磁致伸缩材料复合。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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