CN207908424U - 用于测试多铁性液体物理特性的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于测试多铁性液体物理特性的装置，包括测试容器，所述测试容器包括环状的中间层和分别位于该中间层两侧的两个电极，两个所述电极与中间层合围形成具有容置腔的密封结构，所述中间层上具有可封闭的进液孔和出气孔，所述进液孔和出气孔均与容置腔连通；所述中间层采用绝缘材料，所述电极为片状，且采用非磁性的透明导电材料。采用本实用新型提供的用于测试多铁性液体物理特性的装置，结构新颖，设计巧妙，易于实现，能够准确测得多铁性液体的磁学性能、电学性能、光学性能以及多场耦合效应。
Description
技术领域
本实用新型属于多铁性液体材料性能测试技术领域，具体涉及一种用于测试多铁性液体物理特性的装置。
背景技术
随着全球信息化的快速发展、大数据时代的到来，不断产生的信息量呈爆炸式增长，对数据的存储能力(容量和读写速度)提出了严峻的挑战。磁存储是目前最重要的存储技术，由于“磁写磁读”原理和微电子工艺的限制其存储速度已趋近极限，如何提高存取速度是当前面临的重要问题。因此，研发新型的“读写”技术已成为国内外研究的重要趋势。在众多的读写技术中，利用多铁性材料磁电耦合效应的“电写磁读”技术由于具有速度快、功耗低、非易失性等优点备受关注。
通过调控磁性核/铁电壳材料的组成、电/磁场等因素可以有效调控磁性/铁电性大小的变化，从而增大磁电耦合系数。虽然通过调控磁/极化的变化量实现了核壳结构磁电耦合效应的增强，但这种结构的耦合(感应磁/极化)机制决定了磁/极化方向难以改变。若能通过外场调控其磁/极化方向，则能大幅提高磁电耦合效应。
我们在研究中发现：液体中的磁性微粒能够随外磁场方向发生转动，其磁化方向随之发生相应改变。此外，液体中的铁电性微粒在外电场作用下能产生运动并改变其极化方向。基于此，我们设想将铁磁-铁电核壳结构复合微粒分散在液体中形成“多铁性液体”，利用液体中铁磁-铁电微粒在磁/电场作用下能改变其磁/极化方向的特点，实现电/磁场对磁/极化方向的有效调控而获得强磁电耦合效应。
此外，利用液体中微粒状态的变换可用于存储数据，制作容量大、成本低的“液态HDD硬盘”。相对于固态的多铁材料而言，多铁性液体具有如下特点：1、多铁材料具有可流动性，其形态是无定形的；2、多铁性微粒由于同时具有铁电性和磁性，因此在电场或磁场作用下，具有多铁性的微粒能够发生转动，而且由于在液体中，所以其矫顽场会比较小，由于布朗运动，在电场或磁场下的转向更容易。3、在电场或磁场作用下，固态多铁材料中电畴的取向只能沿着接近于电场方向的某些取向，并不一定沿着电场方向，而对于铁电性液体而言，由于铁电微粒可以在液体中自由转动，因此其电畴的取向可以完全沿着电场方向。
虽然多铁性液体同时具有铁电性、磁性和流动性，因此也许会具有许多独特的电学、磁学、流体力学、光学和声学特性，但是由于多铁性液体同时具有固体多铁性材料的磁电性能、又具有液体的流动性。因此，测量多铁性液体的性能不但需要测量电学性能，还需要测量磁学性能，同时，还需要考虑到液体的流动性。因此，不能照搬普通固体材料的测量装置。然而，目前没有一种装置能够测试多铁性液体的电性能、磁性能、光学性能以及磁电耦合效应。解决以上问题成为当务之急。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种用于测试多铁性液体物理特性的装置，其能够测得多铁性液体的磁学性能、电学性能、光学性能以及多场耦合效应。
为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种用于测试多铁性液体物理特性的装置，包括测试容器，其要点在于：所述测试容器包括环状的中间层和分别位于该中间层两侧的两个电极，两个所述电极与中间层合围形成具有容置腔的密封结构，所述中间层上具有可封闭的进液孔和出气孔，所述进液孔和出气孔均与容置腔连通；所述中间层采用绝缘材料，所述电极为片状，且采用非磁性的透明导电材料。
采用以上结构，将待测的多铁性液体从进液孔注入，容置腔内的气体则会从出气孔排出，当容置腔内充满多铁性液体后，即可停止注入多铁性液体，并封堵进液孔和出气孔，然后通过两个电极对多铁性液体进行磁学性能、电学性能、光学性能以及多场耦合效应的测试。
作为优选：所述进液孔和出气孔均位于中间层的同一端，且高度一致。采用以上结构，以保证容置腔内完全充满多铁性液体，且完全没有气体，以保证测试结果的准确性。
作为优选：所述测试容器配置有磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件；当需要测试电光耦合效应时，电学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电耦合效应时，磁学性能测试组件和电学性能测试组件启动；当需要测试磁光耦合效应时，磁学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电光耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电光热耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件启动。采用以上结构，能够通过磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件测试多铁性液体的电光耦合效应、磁电耦合效应、磁光耦合效应、磁电光耦合效应和磁电光热耦合效应等等，具体实现了多场耦合效应的测试。
作为优选：所述磁学性能测试组件包括两个磁性相反的磁极，两个所述磁极相对设置在两个电极的外侧。采用以上结构，简单可靠，易于实施和调节，以对容置腔内的多铁性液体提供磁场，测试多铁性液体的磁学性能。
作为优选：所述电学性能测试组件包括电源，该电源的正极与其中一个电极电连接，负极与另一个电极电连接。采用以上结构，简单可靠，易于实施和调节，以对容置腔内的多铁性液体提供电场，测试多铁性液体的电学性能。
作为优选：所述光学性能测试组件包括光源和光强感应部件，所述光源和光强感应部件相对设置在两个电极的外侧。采用以上结构简单可靠，易于实施和调节，以测量容置腔内的多铁性液体的透光性能。
作为优选：所述热学性能测试组件包括变温装置，该变温装置用于改变容置腔内液体的温度。采用以上结构，简单可靠，易于实施和调节，以测量容置腔内的多铁性液体的热学性能。
作为优选：两个所述电极分别与介电分析仪相连。采用以上结构，能够测得容置腔内的多铁性液体的介电性。
作为优选：所述测试容器上配置有用于改变容置腔内液体温度的变温机构。采用以上结构，能够测得容置腔内的多铁性液体的接点常数或介电损耗随温度的变化曲线。
作为优选：两个所述电极分别与铁电分析仪相连。采用以上结构，可测出测得容置腔内的多铁性液体的电滞回线或漏电电流密度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用本实用新型提供的用于测试多铁性液体物理特性的装置，结构新颖，设计巧妙，易于实现，能够准确测得多铁性液体的磁学性能、电学性能、光学性能以及多场耦合效应。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为测试容器的结构示意图；
图3为图2的爆炸图；
图4为图2的内部结构示意图；
图5为测试容器另一种实施例的内部结构示意图；
图6为施加不同电场之后我们所制备的核壳结构多铁性液体的磁滞回线。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
如图2～图4所示，一种用于测试多铁性液体物理特性的装置，包括测试容器1，所述测试容器1包括环状的中间层12和分别位于该中间层12两侧的两个电极11，两个所述电极11与中间层12合围形成具有容置腔13的密封结构，所述中间层12上具有可封闭的进液孔121和出气孔122，所述进液孔121和出气孔122均与容置腔13连通。其中，中间层12的横截面还可以矩形、圆形、椭圆形等封闭的形状，两个电极11与中间层12合围形成的密封结构为盒状结构。
其中，所述电极11为片状，且采用非磁性的透明导电材料，比如透明导电玻璃，优选采用ITO玻璃(铟锡氧化物半导体透明导电玻璃)、FTO导电玻璃(掺杂氟的SnO2透明导电玻璃)等。所述中间层12采用绝缘材料，优选采用无磁性的绝缘胶，比如环氧树脂。
并且，电极11为薄片状，优选厚度为0.5mm，宽度不能太宽，最好在1cm以下，以减小磁性测量时候的误差。同样的，为减小电性测量时施加的电压，中间层12也不能太后，优选厚度为0.5mm。
进一步地，请参见图5，所述电极11采用导电玻璃时，该电极11包括玻璃层11a和位于玻璃层11a内侧的导电层11b，这样的设计是因为导电层11b必须与多铁性液体接触，因此，导电层11b位于玻璃层11a靠近容置腔13一侧。
进一步地，为方便导电层11b与导线14连接，所述电极11至少一侧外缘凸出于中间层12，使导电层11b露出。
请参见图4，为了保证容置腔内完全充满多铁性液体，且完全没有气体，确保测试结果的准确性，所述进液孔121和出气孔122均位于中间层12的同一端，且高度一致。当出气孔122开始出液时，说明容置腔13内的气体已排空。此时，为确保测试容器1的封闭性，需要对进液孔121和出气孔122进行封堵。既可以用环氧树脂或胶水堵住进液孔121和出气孔122，又可以用堵头123封堵进液孔121和出气孔122。其中，采用堵头123封堵的好处在于测试容器1可以循环利用，大幅减小了测试成本。
进一步地，请参见图2～图4，两个所述电极11上均连接有导线14，以便于后续进行磁学性能、电学性能、光学性能以及多场耦合效应测试。
请参见图1，所述测试容器1配置有磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件。
其中，所述热学性能测试组件包括变温装置6，该变温装置6用于改变容置腔13内多铁性液体的温度。所述变温装置6优选采用变温箱，也可以采用其它加热装置，只要能够改变容置腔13内多铁性液体的温度即可。
所述电学性能测试组件包括电源3、介电分析仪7(图中未示出)和铁电分析仪8(图中未示出)，该电源3一般采用HVPS(高压电源)，电源3的正极与其中一个电极11电连接，负极与另一个电极11电连接。
当两个所述电极11分别与介电分析仪7的正负极相连时，就可以测出容置腔13内多铁性液体的介电性。进一步地，通过变温机构(可以与变温装置6共用为同一部件)改变容置腔13内多铁性液体的温度，就可以测出多铁性液体的介电常数或介电损耗随温度的变化曲线。
当两个所述电极11分别与铁电分析仪8的正负极相连时，即可测出容置腔13内多铁性液体的电滞回线或漏电电流密度。
所述磁学性能测试组件包括两个磁性相反的磁极2，两个所述磁极2相对设置在两个电极11的外侧。即一个电极11外侧的磁极2为N极，另一个电极11外侧的磁极2为S极。
所述光学性能测试组件包括光源4和光强感应部件5，所述光源4和光强感应部件5相对设置在两个电极11的外侧。光源4发出的光线经测试容器1后由光强感应部件5接收，能够准确测得测试容器1内多铁性液体的透光性能。
需要指出的是，两个磁极2在光源4和光强感应部件5之间，两个磁极2的中心处均设置有通孔21，以便于光源4发出的光线通过。
当需要测试电光耦合效应时，电学性能测试组件和光学性能测试组件启动，给两个电极11连接上电源3，就可以测量电场作用下多铁性液体的透光性能，即电光耦合效应。
当需要测试磁电耦合效应时，磁学性能测试组件和电学性能测试组件启动，将测试容器1置于两个磁极2之间，给两个电极11连接上电源3，就不仅可以测量电场作用下多铁性液体的磁性，同时还可以测量多铁性液体的电学性能，即磁电耦合效应。
当需要测试磁光耦合效应时，磁学性能测试组件和光学性能测试组件启动，将测试容器1置于两个磁极2以及光源4和光强感应部件5之间，不仅可以测量多铁性液体的磁性，还可以测量多铁性液体的光学性能，即磁光耦合效应。
当需要测试磁电光耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件和光学性能测试组件启动，将测试容器1置于两个磁极2以及光源4和光强感应部件5之间，也给两个电极11连接上电源3，不仅可以测量电场作用下多铁性液体的磁性，而且可以测量多铁性液体的电学性能，还能够测量多铁性液体的透光性能，就得到磁电光耦合效应。
当需要测试磁电光热耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件启动，将测试容器1置于两个磁极2以及光源4和光强感应部件5之间，也给两个电极11连接上电源3，同时通过变温装置6改变容置腔13内多铁性液体的温度，不仅可以测量在不同环境温度的电场作用下多铁性液体的磁性，而且可以测量在不同环境温度的多铁性液体的电学性能，还能够测量在不同环境温度的多铁性液体的透光性能，就得到磁电光耦合效应。
请参见图6，施加不同电场之后我们所制备的核壳结构多铁性液体(也可以是其它液体、简单混合的磁电复合液体等)的磁滞回线，发现剩余磁化强度、矫顽场都可以通过电场强度进行调控，可以得到很强的磁电耦合效应，没有施加电场的时候液体呈现超顺磁性，即没有剩磁也没有矫顽场，施加电场之后剩磁和矫顽场都增大。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于测试多铁性液体物理特性的装置，包括测试容器(1)，其特征在于：所述测试容器(1)包括环状的中间层(12)和分别位于该中间层(12)两侧的两个电极(11)，两个所述电极(11)与中间层(12)合围形成具有容置腔(13)的密封结构，所述中间层(12)上具有可封闭的进液孔(121)和出气孔(122)，所述进液孔(121)和出气孔(122)均与容置腔(13)连通；
所述中间层(12)采用绝缘材料，所述电极(11)为片状，且采用非磁性的透明导电材料。
2.根据权利要求1所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述进液孔(121)和出气孔(122)均位于中间层(12)的同一端，且高度一致。
3.根据权利要求1或2所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述测试容器(1)配置有磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件；
当需要测试电光耦合效应时，电学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电耦合效应时，磁学性能测试组件和电学性能测试组件启动；当需要测试磁光耦合效应时，磁学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电光耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件和光学性能测试组件启动；当需要测试磁电光热耦合效应时，磁学性能测试组件、电学性能测试组件、光学性能测试组件和热学性能测试组件启动。
4.根据权利要求3所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述磁学性能测试组件包括两个磁性相反的磁极(2)，两个所述磁极(2)相对设置在两个电极(11)的外侧。
5.根据权利要求3所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述电学性能测试组件包括电源(3)，该电源(3)的正极与其中一个电极(11)电连接，负极与另一个电极(11)电连接。
6.根据权利要求3所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述光学性能测试组件包括光源(4)和光强感应部件(5)，所述光源(4)和光强感应部件(5)相对设置在两个电极(11)的外侧。
7.根据权利要求3所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述热学性能测试组件包括变温装置(6)，该变温装置(6)用于改变容置腔(13)内液体的温度。
8.根据权利要求1或2所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：两个所述电极(11)分别与介电分析仪(7)相连。
9.根据权利要求8所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：所述测试容器(1)上配置有用于改变容置腔(13)内液体温度的变温机构。
10.根据权利要求1或2所述的用于测试多铁性液体物理特性的装置，其特征在于：两个所述电极(11)分别与铁电分析仪(8)相连。
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| CN201820315867.XU CN207908424U (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 用于测试多铁性液体物理特性的装置 |
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| CN108445058A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-24 | 重庆科技学院 | 多铁性液体物理特性测试装置 |
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