RU2491684C2 - Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof - Google Patents

Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2491684C2
RU2491684C2 RU2011130945/28A RU2011130945A RU2491684C2 RU 2491684 C2 RU2491684 C2 RU 2491684C2 RU 2011130945/28 A RU2011130945/28 A RU 2011130945/28A RU 2011130945 A RU2011130945 A RU 2011130945A RU 2491684 C2 RU2491684 C2 RU 2491684C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layers
magnetostrictor
layer
piezoceramics
alternating
Prior art date
Application number
RU2011130945/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011130945A (en
Inventor
Алексей Алексеевич Богомолов
Александр Валентинович Солнышкин
Дмитрий Юрьевич Карпенков
Владимир Алексеевич Головнин
Александр Григорьевич Пастушенков
Алексей Юрьевич Карпенков
Юрий Григорьевич Пастушенков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет"
Priority to RU2011130945/28A priority Critical patent/RU2491684C2/en
Publication of RU2011130945A publication Critical patent/RU2011130945A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2491684C2 publication Critical patent/RU2491684C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to making magnetoelectric converters used as a base for magnetic field sensors, microwave electronic devices, for magnetoelectric information recording technology and for electromagnetic energy and vibration energy storages. The method involves forming a stack of alternating magnetostrictor and piezoceramic layers. Said stack is formed in three steps: first, electroconductive contacts are deposited on the entire surface of magnetostrictors; all surfaces of magnetostrictors and piezoceramic, except end surfaces, are coated with a layer of electroconductive epoxy adhesive, after which a stack of alternating magnetostrictor and piezoceramic layers is formed. The layers are joined by pressing at temperature of 60-100°C and excess pressure of (1.3-2.6)·105 Pa. The multilayer ceramic heterostructure contains 9-11 magnetostrictor and piezoceramic layers. The piezoeceramic layer has thickness of 0.10-0.13 mm and the magnetostrictor layer has thickness of 0.25-0.30 mm.
EFFECT: low power consumption and high sensitivity.
2 cl, 2 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, а именно: к области создания магнитоэлектрических преобразователей, применяемых в качестве основы для датчиков магнитных полей, устройств СВЧ-электроники, основы для технологии магнитоэлектрической записи информации и для накопителей электромагнитной энергии и энергии вибраций.The invention relates to electronic equipment, namely: to the field of creating magnetoelectric converters used as the basis for magnetic field sensors, microwave electronics devices, the basis for magnetoelectric information recording technology and for storage of electromagnetic energy and vibration energy.

Изобретение поясняется графическими материалами (Фиг.1÷4, Таблицы 1÷2).The invention is illustrated in graphic materials (Figure 1 ÷ 4, Tables 1 ÷ 2).

Фиг.1. Многослойная керамическая гетероструктура с магнитоэлектрическим эффектом.Figure 1. Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect.

1 - слой электропроводящего клея; 2 - пьезокерамика; 3 - магнитостриктор; 4 - электропроводящий контакт.1 - a layer of conductive glue; 2 - piezoceramics; 3 - magnetostrictor; 4 - conductive contact.

Фиг.2. Зависимости магнитоэлектрического отклика от величины напряженности постоянного магнитного поля на частоте одного из резонансов.Figure 2. Dependences of the magnetoelectric response on the magnitude of the constant magnetic field at the frequency of one of the resonances.

Фиг.3. Прототип заявляемого устройства. Датчики постоянного магнитного поля.Figure 3. The prototype of the claimed device. Permanent magnetic field sensors.

а) - одноэлементный датчик; б) - двухэлементный датчик с расширенным диапазоном измерения постоянного магнитного поля;a) a single-element sensor; b) - two-element sensor with an extended measurement range of a constant magnetic field;

1 - электропроводящий контакт; 2 - пьезокерамика; 3 - магнитостриктор; 4 - подмагничивающая катушка.1 - conductive contact; 2 - piezoceramics; 3 - magnetostrictor; 4 - magnetizing coil.

Фиг.4. Трубчатая печь для соединения элементов пакета.Figure 4. Tubular furnace for connecting the elements of the package.

Таблица 1. Характеристики слоистой структуры с магнитоэлектрическим эффектом, полученной по заявляемому способу.Table 1. Characteristics of a layered structure with a magnetoelectric effect obtained by the present method.

Таблица 2. Основные параметры электропроводящего клея.Table 2. The main parameters of conductive glue.

Известен способ получения слоистых гетероструктур с магнитоэлектрическим эффектом (Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. Ferroelectrics, 2002, v.280, p.199-202, прототип), включающий:A known method for producing layered heterostructures with a magnetoelectric effect (Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. Ferroelectrics, 2002, v.280, p.199-202, prototype), including:

- формирование пакета чередующихся слоев магнитостриктора и пьезокерамики методом шликерного литья;- the formation of a package of alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics by slip casting;

- соединение слоев пакета спеканием при температуре 1200°С в трубчатой или камерной печи;- connection of the layers of the package by sintering at a temperature of 1200 ° C in a tubular or chamber furnace;

- поляризацию керамики приложением напряжения с целью индуцирования пьезоэлектрической активности;- polarization of ceramics by applying voltage in order to induce piezoelectric activity;

- нарезку пакета на изделия, требуемого размера.- cutting the bag into products of the required size.

Особенности известного способа:Features of the known method:

- высокие энергозатраты на формирование пакета чередующихся слоев магнитостриктора и пьезокерамики методом шликерного литья и на спекание слоев пакета;- high energy costs for the formation of a package of alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics by slip casting and sintering of the layers of the package;

- низкая чувствительность готового изделия к постоянным и переменным магнитным полям.- low sensitivity of the finished product to constant and variable magnetic fields.

Технический результат заявляемого способа заключается в том, что он характеризуется низкой энергоемкостью и возможностью получения готового изделия с высокой чувствительностью к постоянным и переменным магнитным полям.The technical result of the proposed method is that it is characterized by low energy intensity and the ability to obtain a finished product with high sensitivity to constant and alternating magnetic fields.

Технический результат достигается тем, что формирование пакета производится в три стадии: вначале на всю поверхность магнитострикторов наносятся электропроводящие контакты, затем все поверхности магнитострикторов и пьезокерамики кроме торцевых покрываются слоем электропроводящего эпоксидного клея, после чего формируется пакет чередованием слоев магнитостриктора и пьзокерамики, соединение слоев осуществляется прессованием при температуре 60÷100°С и избыточном давлении (1,3÷2,6)·105 Па.The technical result is achieved in that the package is formed in three stages: first, conductive contacts are applied to the entire surface of the magnetostrictors, then all surfaces of the magnetostrictors and piezoceramics, except the end ones, are coated with a layer of electrically conductive epoxy adhesive, after which the package is formed by alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics, the layers are pressed by pressing at a temperature of 60 ÷ 100 ° C and overpressure (1.3 ÷ 2.6) · 10 5 Pa.

Исследованием уровня техники установлено, что способов получения слоистых гетероструктур с магнитоэлектрическим эффектом, содержащих формирование пакета в три стадии: вначале на всю поверхность магнитострикторов наносятся электропроводящие контакты, затем все поверхности магнитострикторов и пьезокерамики кроме торцевых покрываются слоем электропроводящего эпоксидного клея, после чего формируется пакет чередованием слоев магнитостриктора и пьзокерамики, соединение слоев осуществляется прессованием при температуре 60÷100°С и избыточном давлении (1,3÷2,6)·105 Па, не обнаруживается.A study of the prior art found that methods for producing layered heterostructures with a magnetoelectric effect, comprising forming a packet in three stages: first, electrically conductive contacts are applied to the entire surface of the magnetostrictors, then all surfaces of the magnetostrictors and piezoceramics, except the end ones, are coated with a layer of electrically conductive epoxy adhesive, after which the packet is formed by alternating layers magnetostrictor and piezoceramics, the connection of the layers is carried out by pressing at a temperature of 60 ÷ 100 ° C and internal pressure (1,3 ÷ 2,6) · 10 5 Pa, is not detected.

Известен способ получения слоистых гетероструктур с магнитоэлектрическим эффектом (Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. Ferroelectrics, 2002, V.280, p.199-202, прототип).A known method for producing layered heterostructures with a magnetoelectric effect (Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V. Ferroelectrics, 2002, V.280, p.199-202, prototype).

Отличительные признаки заявляемого способа в сравнении с прототипом:Distinctive features of the proposed method in comparison with the prototype:

- в известном способе формирование пакета чередующихся слоев магнитостриктора и пьезокерамики осуществляется методом шликерного литья, а в заявляемом - формирование пакета происходит в три стадии: вначале на всю поверхность магнитострикторов наносятся электропроводящие контакты, затем все поверхности магнитострикторов и пьезокерамики, кроме торцевых, покрываются слоем электропроводящего эпоксидного клея, после чего формируется пакет чередованием слоев магнитостриктора и пьзокерамики, соединение слоев осуществляется прессованием при температуре 60÷100°С и избыточном давлении (1,3÷2,6)·105 Па,- in the known method, the formation of a packet of alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics is performed by slip casting, and in the claimed method, the formation of the packet occurs in three stages: first, conductive contacts are applied to the entire surface of the magnetostrictors, then all surfaces of the magnetostrictors and piezoceramics, except the end ones, are coated with a layer of electrically conductive epoxy glue, after which a packet is formed by alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics, the layers are joined by pressing at a temperature of 60 ÷ 100 ° C and overpressure (1.3 ÷ 2.6) · 10 5 Pa,

- в известном способе слои пакета соединяются спеканием при температуре 1200°С, а в заявляемом - прессованием при температуре 50÷100°С и избыточном давлении (1,3÷2,6)·105 Па;- in the known method, the layers of the package are connected by sintering at a temperature of 1200 ° C, and in the claimed method by pressing at a temperature of 50 ÷ 100 ° C and overpressure (1.3 ÷ 2.6) · 10 5 Pa;

- известный способ включает стадию поляризации пьезокерамики после формирования структуры путем приложением напряжения, в заявляемом способе эта стадия отсутствует.- the known method includes the stage of polarization of piezoceramics after the formation of the structure by applying voltage, in the inventive method, this stage is absent.

Известна слоистая гетероструктура с магнитоэлектрическим эффектом (патент на изобретение №2244318, 2005 г., прототип), содержащая чередующиеся слои магнитостриктора и пьезокерамики (Фиг.3).Known layered heterostructure with a magnetoelectric effect (patent for the invention No. 2244318, 2005, prototype), containing alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics (Figure 3).

Известное устройство содержит электропроводящий контакт 1, слой пьезокерамики 2, магнитостриктор 3 и подмагничивающую катушку 4.The known device contains an electrically conductive contact 1, a layer of piezoceramics 2, a magnetostrictor 3 and a magnetizing coil 4.

Недостаток известного устройства - низкая чувствительность к постоянным и переменным магнитным полям.A disadvantage of the known device is its low sensitivity to constant and alternating magnetic fields.

Технический результат заявляемого устройства заключается в том, что чувствительность слоистой гетероструктуры с магнитоэлектрическим эффектом к постоянному магнитному полю достигает 3,5·10-6 Т, к переменному магнитному полю - 80·10-9 Т. Максимальное значение коэффициента магнитоэлектрического преобразования равно 45 В/(см·Э) и наблюдается вблизи пьезомеханического резонанса на частоте f=144 кГц, материал находится вблизи магнитного насыщения µoHDC=5 мТ, моделирующее поле µoHDC=0,15 мТ; отсутствуют падения напряжения на диэлектрических слоях магнитострикционной керамики благодаря созданию проводящего слоя на поверхности пластинок ферритов; чувствительность по постоянному и переменному полям составляет 3,5·10-6 Т и 80·10-9 Т соответственно; диапазон рабочих постоянных полей 0÷0,12 Т, по переменному полю - 0÷0,06 Т.The technical result of the claimed device is that the sensitivity of a layered heterostructure with a magnetoelectric effect to a constant magnetic field reaches 3.5 · 10 -6 T, to an alternating magnetic field - 80 · 10 -9 T. The maximum value of the coefficient of magnetoelectric conversion is 45 V / (cm · E) and is observed near the piezomechanical resonance at a frequency f = 144 kHz, the material is located near the magnetic saturation µ o H DC = 5 mT, simulating the field µ o H DC = 0.15 mT; there are no voltage drops on the dielectric layers of magnetostrictive ceramics due to the creation of a conductive layer on the surface of the ferrite plates; sensitivity for constant and alternating fields is 3.5 · 10 -6 T and 80 · 10 -9 T, respectively; the range of working constant fields is 0 ÷ 0.12 T, for a variable field - 0 ÷ 0.06 T.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит 9÷11 чередующихся слоев магнитостриктора и пьезокерамики, толщина слоя пьезокерамики - 0,10÷0.13 мм, магнитостриктора - 0,25÷0,30 мм.The technical result is achieved by the fact that the device contains 9 ÷ 11 alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics, the thickness of the layer of piezoceramics is 0.10 ÷ 0.13 mm, magnetostrictor is 0.25 ÷ 0.30 mm.

Отличительные признаки заявляемого устройства в сравнении с прототипом:Distinctive features of the claimed device in comparison with the prototype:

- в известном устройстве толщина слоя пьзокерамики и магнитостриктора менее 70 мкм, а в заявляемом толщина слоя пьезокерамики - 0,10÷0,13 мм, магнитостриктора - 0,25÷0,30 мм (Генерируемое напряжение в пьезоэлектрических слоях пропорционально толщине, к тому же абсолютная деформация, вызванная магнитосрикцией, пропорциональная толщине магнитоактивного слоя. Оба эти фактора увеличивают выходной магнитоэлектрических сигнал, что упрощает его детектирование);- in the known device, the thickness of the layer of piezoceramics and magnetostrictor is less than 70 microns, and in the claimed thickness of the layer of piezoceramics is 0.10 ÷ 0.13 mm, magnetostrictor is 0.25 ÷ 0.30 mm (The generated voltage in the piezoelectric layers is proportional to the thickness, moreover the absolute deformation caused by magnetosriction is proportional to the thickness of the magnetoactive layer, both of which increase the output of the magnetoelectric signal, which simplifies its detection);

- диэлектрические слои магнитоактивного материла электрически закорочены, благодаря нанесению на поверхность магнитной керамики электропроводящих контактов. Это позволяет устранить падение напряжения на диэлектрических слоях магнитостриктора.- the dielectric layers of the magnetically active material are electrically shorted due to the application of electrically conductive contacts to the surface of the magnetic ceramic. This eliminates the voltage drop across the dielectric layers of the magnetostrictor.

Описание изобретенияDescription of the invention

Композиционная керамическая гетеросруктура может рассматриваться как батарея последовательно соединенных конденсаторов из пьезоэлектрической керамики. Каждый пьезоэлемент батареи механически жестко соединен с керамическими магнитоактивными материалами - магнитострикционными ферритами. Слои ферритов в свою очередь полностью покрыты электропроводящими контактами, что обеспечивает электрический контакт между слоями пьезоактивного материала. Вся в целом композиционная гетероструктура механически монолитна.A composite ceramic hetero structure can be considered as a battery of series-connected capacitors made of piezoelectric ceramics. Each piezoelectric element of the battery is mechanically rigidly connected to ceramic magnetically active materials - magnetostrictive ferrites. The layers of ferrite, in turn, are completely coated with electrically conductive contacts, which provides electrical contact between the layers of the piezoelectric material. The whole compositional heterostructure is mechanically monolithic.

При изменении магнитного поля происходят изменения размеров ферритов за счет магнитострикции, что вызывает механические воздействия на пьезоэлементы, это обуславливает возникновением разности потенциалов на каждом пьезоэлементе и суммарной разности потенциалов между верхним и нижним слоями металлизации композиционной гетеростурктуры в целом; изменение граничных условий уравнений состояния пьезокерамики в пьезоэлементах, это приводит к изменению диэлектрической проницаемости и, соответственно, емкости гетероструктуры в целом; изменение упругих характеристик гетеростурктуры и ее размеров, это приводит к изенению частот резонанса и антирезонанса различных мод колебаний. У такой композиционной керамической структуры можно измерить:When the magnetic field changes, ferrite sizes change due to magnetostriction, which causes mechanical effects on the piezoelectric elements, this leads to the appearance of a potential difference on each piezoelectric element and the total potential difference between the upper and lower metallization layers of the composite heterostructure as a whole; a change in the boundary conditions of the equations of state of piezoelectric ceramics in piezoelectric elements, this leads to a change in the dielectric constant and, accordingly, the capacitance of the heterostructure as a whole; a change in the elastic characteristics of the heterostructure and its dimensions, this leads to a change in the resonance and antiresonance frequencies of various vibration modes. With such a composite ceramic structure, one can measure:

- разность потенциалов, возникающую между верхним и нижним слоями металлизации композиционной гетероструктуры;- the potential difference arising between the upper and lower metallization layers of the composite heterostructure;

- емкость гетероструктуры, которая определяется, в основном, диэлектрической проницаемостью ε 3 3 T / ε 0

Figure 00000001
пьезокерамики и размерами пьезоэлементов;- the capacity of the heterostructure, which is determined mainly by the dielectric constant ε 3 3 T / ε 0
Figure 00000001
piezoceramics and the size of the piezoelectric elements;

- частоты резонанса f r i

Figure 00000002
и антирезонанса f a i
Figure 00000003
, которые определяются, в основном, модами колебаний, размерами и упругими характеристиками композиционной гетероструктуры в целом.- resonance frequencies f r i
Figure 00000002
and antiresonance f a i
Figure 00000003
, which are determined mainly by vibration modes, sizes and elastic characteristics of the composite heterostructure as a whole.

Пример осуществления способаAn example of the method

Был изготовлен ряд образцов магнитоэлектрических слоистых гетероструктур по созданной технологии.A number of samples of magnetoelectric layered heterostructures were manufactured using the created technology.

Размеры конструкции многослойных композиционных керамических гетеросруктур на основе магнито- и пьезоактивных материалов и количество слоев выбрано с учетом получения максимальной величины магнитоэлектрического отклика от гетероструктуры и техническими параметрами, требуемых для датчиков измерения магнитных полей.The dimensions of the construction of multilayer composite ceramic hetero structures based on magneto and piezoelectric materials and the number of layers are selected taking into account the maximum magnitude of the magnetoelectric response from the heterostructure and the technical parameters required for magnetic field measurement sensors.

Технологически удобны диапазоны размеров: - длина L~(5-30) мм; - ширина W~(5÷30) мм; - высота Н~(0,15÷3) мм. Толщина слоев керамики магнитострикционных ферритов t1 и пьезоэлементов t2 может варьироваться в диапазоне ~ (30÷300) мкм.Size ranges are technologically convenient: - length L ~ (5-30) mm; - width W ~ (5 ÷ 30) mm; - height H ~ (0.15 ÷ 3) mm. The thickness of the ceramic layers of magnetostrictive ferrites t 1 and piezoelectric elements t 2 can vary in the range of ~ (30 ÷ 300) μm.

Пакет состоял из 11 чередующихся слоев пьезоактивного материала ЦТС-46 и магнитострикционного материала никель-цинкового феррита состава Ni0,8Zn0,2Fe2O4.The package consisted of 11 alternating layers of the PZT-46 piezoelectric material and the magnetostrictive material of nickel-zinc ferrite of the composition Ni 0.8 Zn 0.2 Fe 2 O 4 .

Изготовление пакетов многослойных композиционных гетероструктур происходило путем склеивания послойно ферритных и пьезоактивных слоев, с последующей подпресовкой и низкотемпературным отжигом.The fabrication of packages of multilayer composite heterostructures was carried out by gluing layer-by-layer ferrite and piezoelectric layers, followed by under-pressing and low-temperature annealing.

В качестве материала для образования сильной механической связи между слоями использовался электропроводящий эпоксидный клей TDS CW2460. Основные параметры клея представлены ниже в Таблице 2.As a material for the formation of a strong mechanical bond between the layers, TDS CW2460 conductive epoxy adhesive was used. The main parameters of the adhesive are presented below in Table 2.

Для обеспечения электрического контакта между слоями пьезокерамики на поверхность ферритовых пластинок были нанесены серебряные электроды. Толщину слоя проводящего материала, выполненного из сплава серебра с палладием, выбирают технологически минимальной - порядка h~(1,5÷6,0) мкм.To ensure electrical contact between the layers of piezoelectric ceramics, silver electrodes were deposited on the surface of the ferrite plates. The thickness of the layer of conductive material made of an alloy of silver with palladium is chosen technologically minimal - of the order of h ~ (1.5 ÷ 6.0) μm.

После склейки слоев, пакет помещался в прижимное устройство и отжигался при температуре 60÷100°С в трубчатой трехзонной печи TZF 15/610 в воздушной атмосфере (Фиг.4).After gluing the layers, the bag was placed in a pressing device and annealed at a temperature of 60 ÷ 100 ° C in a TZF 15/610 three-zone tube furnace in an air atmosphere (Figure 4).

Величину магнитоэлектрического эффекта в планарных структурах характеризует коэффициент МЭ-преобразования k. Другим важным показателем является чувствительность датчика к постоянным и переменным полям. Для использования данной гетероструктуры в качестве датчика магнитных полей важным является наличие линейной зависимости между внешним полем и величиной напряжения, снимаемого с обкладок композита.The magnitude of the magnetoelectric effect in planar structures is characterized by the ME conversion coefficient k. Another important indicator is the sensitivity of the sensor to constant and variable fields. To use this heterostructure as a magnetic field sensor, it is important to have a linear relationship between the external field and the voltage value taken from the plates of the composite.

Характеристики устройства, полученного таким способом, представлены в Таблице 1.The characteristics of the device obtained in this way are presented in Table 1.

Заявляемый способ апробирован в условиях лабораториях Тверского государственного университета с получением образцов многослойной керамической гетероструктуры с магнитоэлектрическим эффектом.The inventive method was tested in the laboratories of Tver State University with obtaining samples of a multilayer ceramic heterostructure with a magnetoelectric effect.

Заявляемая слоистая структура с магнитоэлектрическим эффектом может быть использована в качестве основы для магнитоэлектрического преобразователя постоянных и медленно меняющихся переменных магнитных полей.The inventive layered structure with a magnetoelectric effect can be used as the basis for a magnetoelectric transducer of constant and slowly varying alternating magnetic fields.

Таблица 1Table 1 Коэффициент МЭ-преобразования k, В/см*ЭME conversion coefficient k, V / cm * E Чувствительность по постоянному полю, ТSensitivity for a constant field, T Чувствительность по переменному полю, ТSensitivity by an alternating field, T Диапазон рабочих постоянных, ТRange of working constants, T Диапазон рабочих переменных, ТRange of working variables, T Диапазон линейности композита, ТThe linearity range of the composite, T Макс. значение 45 В/см*Э Наблюдается вблизи пьезомеханического резонанса Г=144 кГц, материал находится вблизи магнитного насыщения µoHDC=5 мТ, моделирующее поле µoHAC=0,15 мТMax. value 45 V / cm * O. It is observed near the piezomechanical resonance Г = 144 kHz, the material is near magnetic saturation μ o H DC = 5 mT, the simulating field μ o H AC = 0.15 mT 3.5*10-6 3.5 * 10 -6 80*10-9 80 * 10 -9 0-0,120-0.12 0-10-1 0-0,0050-0.005

Таблица 2table 2 ПараметрParameter Метод тестированияTest method ЗначениеValue Минимальная рабочая температура, °CMinimum operating temperature, ° C -55-55 Максимальная рабочая температура, °CMaximum working temperature, ° C 150150 Время отвердеванияHardening time При 24°C, чAt 24 ° C, h 55 При 65°C, минAt 65 ° C, min 15fifteen Время работы с материалом при температуре (22 VC), минWorking time with the material at a temperature (22 V C), min 1010 Соотношение компонентовRatio of components 1:11: 1 Удельное объемное сопротивление при температуре (25°С), Ом×см3 Volume resistivity at temperature (25 ° С), Ohm × cm 3 MIL-STD-883E NOTICE 3, method 5011,4MIL-STD-883E NOTICE 3, method 5011.4 0,0380,038 Предел прочности на разрыв, кгс×смTensile strength, kgf × cm ASTM-D-638-02AASTM-D-638-02A 7070 Удлинение, %Elongation,% ASTM-D-638-02AASTM-D-638-02A 0,30.3 Предел прочности при сжатии, кгс×см2 The compressive strength, kgf × cm 2 ASTM-D-638-02AASTM-D-638-02A 77,3477.34 Сила изгиба, кгс×см2 Bending force, kgf × cm 2 ASTM-D-790-03ASTM-D-790-03 0,17580.1758 Предел прочности на сдвиг, кгс×см2 Shear strength, kgf × cm 2 ASTM-D-732-02ASTM-D-732-02 16,4516.45 Ударная вязкость образца с надрезами по Изоду, Дж×м2 Impact strength of the sample with Izod notches, J × m 2 ASTM-D256-02 1ASTM-D256-02 1 819,59819.59 Коэффициент теплового расширения, мм/ммCoefficient of thermal expansion, mm / mm ASTM-E-831-03ASTM-E-831-03 79,3×106 79.3 × 10 6 Удельная плотность, г/см3 Specific gravity, g / cm 3 ASTM-D-256-02 E1ASTM-D-256-02 E1 2,342,34 Коэффициент теплопроводности. Вт/(м×°С)Coefficient of thermal conductivity. W / (m × ° C) ASTM-C-518ASTM-C-518 0,5780.578

Claims (2)

1. Способ получения многослойных керамических гетероструктур с магнитоэлектрическим эффектом, содержащий формирование пакета чередующихся слоев магнитостриктора и пьзокерамики, отличающийся тем, что формирование пакета производится в три стадии: вначале на всю поверхность магнитострикторов наносятся электропроводящие контакты, затем все поверхности магнитострикторов и пьезокерамики, кроме торцевых, покрываются слоем электропроводящего эпоксидного клея, после чего формируется пакет чередованием 9÷11 слоев пьезокерамика-магнитостриктор толщинами 0,10÷0,13 мм и 0,25÷0,30 мм соответственно, соединение слоев осуществляется прессованием при температуре 60 - 100°С и избыточном давлении (1,3÷2,6)·105 Па.1. A method for producing multilayer ceramic heterostructures with a magnetoelectric effect, comprising forming a stack of alternating layers of magnetostrictor and piezoceramics, characterized in that the formation of the stack is carried out in three stages: first, conductive contacts are applied to the entire surface of the magnetostrictors, then all surfaces of the magnetostrictors and piezoceramics, except the end ones, covered with a layer of electrically conductive epoxy glue, after which a packet is formed by alternating 9 ÷ 11 layers of piezoceramic magnetoset ictor with thicknesses of 0.10 ÷ 0.13 mm and 0.25 ÷ 0.30 mm, respectively, the layers are joined by pressing at a temperature of 60 - 100 ° C and overpressure (1.3 ÷ 2.6) · 10 5 Pa. 2. Многослойная керамическая гетероструктура с магнитоэлектрическим эффектом, содержащая слои пьезокерамики и магнитостриктора, отличающаяся тем, что количество слоев пьезокерамика-магнитостриктор равно 9÷11, толщина слоя пьезокерамики 0,10÷0,13 мм, магнитостриктора 0,25÷0,30 мм. 2. A multilayer ceramic heterostructure with a magnetoelectric effect, containing layers of piezoceramics and magnetostrictor, characterized in that the number of layers of piezoceramic magnetostrictor is 9 ÷ 11, the thickness of the layer of piezoceramics is 0.10 ÷ 0.13 mm, magnetostrictor 0.25 ÷ 0.30 mm .
RU2011130945/28A 2011-07-26 2011-07-26 Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof RU2491684C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011130945/28A RU2491684C2 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011130945/28A RU2491684C2 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011130945A RU2011130945A (en) 2013-02-10
RU2491684C2 true RU2491684C2 (en) 2013-08-27

Family

ID=49119275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011130945/28A RU2491684C2 (en) 2011-07-26 2011-07-26 Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2491684C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184785U1 (en) * 2018-07-31 2018-11-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" MAGNETOPIESOFIBER

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675252A (en) * 1995-06-19 1997-10-07 Sqm Technology, Inc. Composite structured piezomagnetometer
US20030197970A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-23 Oakland University Magnetoelectric multilayer composites for field conversion
RU2244318C1 (en) * 2003-06-16 2005-01-10 Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого Constant magnetic field detector
RU2363074C1 (en) * 2008-03-11 2009-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Electromagnetic material for components of radioelectronic instruments

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675252A (en) * 1995-06-19 1997-10-07 Sqm Technology, Inc. Composite structured piezomagnetometer
US20030197970A1 (en) * 2002-04-18 2003-10-23 Oakland University Magnetoelectric multilayer composites for field conversion
US20050104474A1 (en) * 2002-04-18 2005-05-19 Oakland University Magnetoelectric multilayer composites for field conversion
RU2244318C1 (en) * 2003-06-16 2005-01-10 Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого Constant magnetic field detector
RU2363074C1 (en) * 2008-03-11 2009-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Electromagnetic material for components of radioelectronic instruments

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184785U1 (en) * 2018-07-31 2018-11-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" MAGNETOPIESOFIBER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011130945A (en) 2013-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dong et al. Longitudinal and transverse magnetoelectric voltage coefficients of magnetostrictive/piezoelectric laminate composite: Experiments
Silva et al. Size effects on the magnetoelectric response on PVDF/Vitrovac 4040 laminate composites
Zhai et al. Coupled magnetodielectric properties of laminated PbZr 0.53 Ti 0.47 O 3/NiFe 2 O 4 ceramics
Sreenivasulu et al. Low-frequency and resonance magnetoelectric effects in piezoelectric and functionally stepped ferromagnetic layered composites
Ryu et al. Magnetoelectric properties in piezoelectric and magnetostrictive laminate composites
CN104089737B (en) A kind of high sensitivity laminated type flexure electric pressure sensor
Aubert et al. Dynamic magnetostriction of CoFe 2 O 4 and its role in magnetoelectric composites
Zhou et al. Equivalent circuit method research of resonant magnetoelectric characteristic in magnetoelectric laminate composites using nonlinear magnetostrictive constitutive model
Park et al. Cofired magnetoelectric laminate composites
Kok et al. Fabrication and characterization of free-standing thick-film piezoelectric cantilevers for energy harvesting
Bedekar et al. Design and fabrication of bimorph transducer for optimal vibration energy harvesting
Wang et al. A theoretical study of nonlinear magnetoelectric effect in magnetostrictive–piezoelectric trilayer
Gao et al. Induced voltage of piezoelectric unimorph cantilevers of different nonpiezoelectric/piezoelectric length ratios
Fetisov et al. Nonlinear magnetoelectric effects in flexible composite ferromagnetic–piezopolymer structures
Zhang et al. Shear-mode self-biased magnetostrictive/piezoelectric laminate multiferroic heterostructures for magnetic field detecting and energy harvesting
Mao et al. Magnetoelectric devices based on magnetoelectric bulk composites
Jia et al. Converse magnetoelectric effects in piezoelectric–piezomagnetic layered composites
Swain et al. Engineering resonance modes for enhanced magnetoelectric coupling in bilayer laminate composites for energy harvesting applications
Chen et al. Theoretical analyses of nonlinear magnetoelectric response in self-biased magnetostrictive/piezoelectric laminated composites
Gutiérrez et al. Temperature response of magnetostrictive/piezoelectric polymer magnetoelectric laminates
Yao et al. Influence of magnetic fields on the mechanical loss of Terfenol-D/PbZr0. 52Ti0. 48O3/Terfenol-D laminated composites
Karpenkov et al. Multilayered ceramic heterostructures of lead zirconate titanate and nickel-zinc ferrite for magnetoelectric sensor elements
Yanaseko et al. Characterization of a metal-core piezoelectric ceramics fiber/aluminum composite
RU2491684C2 (en) Multilayer ceramic heterostructure with magnetoelectric effect and method for production thereof
Wang et al. Nonlinear magnetoelectric behavior of Terfenol-D/PZT-5A laminate composites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170727