Chế tạo, nghiên cứu và ứng dụng vật liệu tổ hợp từ giảo - áp điện dạng tấm có cấu trúc nanô

13 322 0
Chế tạo, nghiên cứu và ứng dụng vật liệu tổ hợp từ giảo - áp điện dạng tấm có cấu trúc nanô

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

I H C QU C GIA HÀ N I TR NG I H C CÔNG NGH Hoàng M nh Hà CH T O, NGHIÊN C U VÀ NG D NG V T LI U T H P T GI O - ÁP I N D NG T M CÓ C U TRÚC NANÔ LU N V N TH C S Hà N i - 2007 i L IC M N h L i đ u tiên cho phép tác gi bày t lòng bi t n sâu s c t i cô giáo, ng i ng d n khoa h c TS Th H ng Giang ng i t o u ki n thu n l i đ a nh ng ý ki n đóng góp ch đ o quý báu su t trình th c hi n hoàn thành lu n v n t t nghi p Xin chân thành c m n t p th th y cô, cán b b môn V t li u Linh ki n T tính t o u ki n giúp đ tác gi su t th i gian làm th c nghi m t i phòng thí nghi m c a B môn Xin chân thành c m n t i th y cô Khoa V t lý K thu t Công ngh Nanô, Tr ng i h c Công ngh , i h c Qu c gia Hà n i d y d ch b o tác gi su t th i gian h c t p t i Tr ng i h c Công ngh Xin chân thành c m n s tài tr c a 410.406 tài Mã s QC 07 07 c a tr Qu c gia Hà N i tài Nghiên c u C b n Mã s ng i h c Công ngh , ih c Cu i tác gi xin g i l i c m n chân thành t i s giúp đ , đ ng viên d y d c a b m , ng i thân gia đình b n l p đ i h c, l p cao h c K12N Hà n i, ngày 15 tháng 12 n m 2007 Tác gi Hoàng M nh Hà ii L I CAM OAN Tôi xin cam đoan nh ng k t qu nghiên c u khoa h c lu n v n hoàn toàn trung th c ch a t ng đ c công b b i b t k n i khác Hà n i, ngày 15 tháng 12 n m 2007 Tác gi Hoàng M nh Hà iii M CL C Trang L ic m n i L i cam đoan ii M cl c iii Danh m c b ng v Danh m c hình v , đ th vi M Ch U ng 1: T NG QUAN 1.1 Hi n t ng t gi o kh n ng ng d ng 1.1.1 Hi n t ng t gi o 1.1.2 V t li u t gi o kh n ng ng d ng 1.2 Hi n t ng áp n 1.2.1 Lý thuy t áp n 1.2.2 V t li u PZT 10 1.2.3 Kh n ng ng d ng c a v t li u PZT 11 11 1.3 Hi u ng t -đi n Ch ng 2: CÁC PH NG PHÁP TH C NGHI M 14 14 2.1 Ch t o m u 2.1.1 Ch t o b ng t FeCoBSi b ng ph ng pháp ngu i nhanh 14 2.1.2 X lý nhi t 15 2.1.3 Ch t o v t li u t h p t -đi n 15 2.2 o t gi o b ng ph ng pháp quang 16 2.3 H đo hi u ng t -đi n 19 2.4 Các ph 21 Ch ng pháp th c nghi m khác ng 3: K T QU VÀ TH O LU N 23 iv 3.1 Phân tích c u trúc c a b ng t (Fe0.8Co0.2)0.78Si0.12B0.1 23 3.2 Tính ch t t c a (Fe0.8Co0.2)0.78Si0.12B0.1 d ng b ng 25 3.2.1 Tính ch t t c a m u sau ch t o 25 3.2.2 Tính ch t t c a m u sau nhi t 26 3.3 Tính ch t t gi o c a b ng t (Fe0.8Co0.2)0.78Si0.12B0.1 28 3.4 Hi u ng t -đi n c a m u v t li u t h p FeCoBSi/PZT 30 3.4.1 S ph thu c c a h s h s t -đi n αE vào t tr ng 30 HDC 3.4.2 S ph thu c c a hi u ng t -đi n vào góc đ nh h gi a véc t phân c c PE v i t tr ng HDC hac 3.4.3 Ngo i suy đ ng cong (H) t đ ng cong 3.4.4 S ph thu c c a h s t -đi n vào t tr ng E(H) ng hac 3.4.5 S ph thu c c a hi u ng t -đi n vào c u hình v t li u t 33 39 40 43 h p 3.4.6 S ph thu c c a hi u ng t -đi n vào b ng t sau nhi t 3.5 ng d ng ch t o sens đo t tr ng 46 48 K T LU N 52 TÀI LI U THAM KH O 53 v DANH M C CÁC B NG Trang ng H* t i hi u ng t -đi n 45 B ng 3.2 B ng t ng k t h s E t tr ng H* t i hi u ng t -đi n đ t c c đ i đo đ c c u hình sandwich 46 B ng 3.3 S thay đ i hi u ng ME ph thu c vào trình b ng t FeCoBSi nhi t c a 47 B ng 3.4 B ng so sánh sens ch t o đ c lo i sens đo t tr ng d a hi u ng khác đ c s d ng r ng rãi hi n 51 B ng 3.1 B ng t ng k t h s E t tr đ t c c đ i đo đ c c u hình bilayer vi DANH M C CÁC HÌNH V , TH Ch ng 1: T ng quan Hình 1.1 Hi u ng t gi o c a m u hình c u:(a) t gi o th tích (b) t gi o n tính Joule [12] Trang đám mây n t Hình 1.2 Hi n t ng t gi o ng v i phân b d ng đ i x ng c u (αJ = 0) [17] Hình 1.3 Hi n t ng t gi o t ng ng v i tr ng h p: Hình 1.4 Hình minh h a bi n d ng n tính c a v t li u t gi o d ng kh i ho c d ng b ng m ng ng cong th c nghi m mô t s thay đ i t đ (M ∼ Bhf αJ >0 (a), αJ Oe s E(H) 43 Hình 3.21 Hình minh h a hai c u hình v t li u t h p nghiên c u: bilayer (a) sandwich (b) 44 Hình 3.22 S ph thu c c a hi u ng t -đi n vào t tr ng m t chi u đo m u bilayer có 1, 2, t m b ng t t ng ng v i t ph n th tích gi a hai pha t n n = 0,12; 0,24; 0,36 0,48 44 Hình 3.23 S ph thu c c a hi u ng t -đi n vào t tr ng m t chi u đo m u sandwich có 2, t m b ng t t ng ng v i t ph n th 45 ix tích gi a hai pha t n n = 0,24; 0,48 0,72 Hình 3.24 ng cong s ph thu c c a h s E vào t tr ng HDC m t ph ng m u theo ph ng song song v i chi u dài b ng ch a v i nhi t đ Ta = 350 °C 450 °C 47 Hình 3.25 nh ch p v t li u multiferroic FeCoBSi/PZT (a) sens đo t tr ng (b,c) 48 Hình 3.26 S ph thu c tín hi u n th l i sens vào t tr 49 ng đo Hình 3.27 ng cong s ph thu c tín hi u n th Vout c a sens vào góc đ nh h ng khác gi a t tr ng pháp n v i m t ph ng m u đo t i giá tr t tr ng khác H = 80, 150, 200 50 Oe ng li n nét đ ng cong s ph thu c c a Vout vào H = 90° 50 52 K T LU N tài “CH T O, NGHIÊN C U VÀ NG D NG V T LI U T H P T GI O - ÁP I N D NG T M CÓ C U TRÚC NANÔ” đ c tri n khai nghiên c u hoàn thành Các k t qu thu đ c g m: ã ch t o thành công b ng t m m (Fe0.8Co0.2)0.78Si0.12B0.1 b ng ph ng pháp ngu i nhanh Các nghiên c u v c u trúc tính ch t t , t gi o đ c ti n hành cho th y b ng t ch t o đ c có c u trúc vô đ nh hình v i tính ch t t t gi o siêu m m ã ch t o thành công v t li u t h p ME d ng t m b ng ph ng pháp k t dính t m áp n PZT gi a hai l p b ng t FeCoBSi S ph thu c c a hi u ng t -đi n đ c kh o sát m t cách đ y đ ph thu c vào đ l n đ nh h ng c a t tr ng so v i véc t phân c c n V i công ngh ch t o đ n gi n, giá thành th p, ch t o thành công v t li u multiferroic d ng t m s d ng b ng t m m nanô tinh th (Fe80Co20)78Si12B10 có hi u ng t -đi n kh ng l v i h s t -đi n cao t tr ng r t th p Tính ch t t v i có đ c nh tính ch t t t gi o siêu m m c a b ng t nanô tinh th d a h p kim FeCo S d ng v t li u nghiên c u v i c u hình t i u đ c l a ch n, ch t o th nghi m thành công sens đo t tr ng đ nh y cao cho phép sens có kh n ng phát hi n đ c t tr ng v i đ phân gi i micrô tesla c bi t sens ch t o đ c không ch phát hi n đ c đ l n c a c t tr ng m t chi u xoay chi u mà c đ nh h ng c a chúng V i u th này, sens d a hi u ng t -đi n h a h n kh n ng ng d ng r t m nh m nhi u l nh v c nh đ u đ c thông tin ghi t m t đ cao, đ u đo t tr ng dùng quân s , y-sinh h c, … 53 TÀI LI U THAM KH O A.E Clark and H.S Belson., (1972), Phys Rev B5 3642 A.E Clark, in: Handbook of Ferromagnetic Materials, ed E.P Wohlfarth, Elsevier Science, North-Holland, Amsterdam, 1980, Vol 1, p 513 APC International Ltd datasheet: http://americanpiezo.com/piezo_theory/ B de Mayo, D.W Forester, S Spooner., (1970), J Appl Phys 41, 1319 C.E Johnson, M.S Ridout, T.E Cranshaw., (1963), Proc Phys Soc (London) 81, 1079 D Landau and E Lifshitz., (1960), Electrodynamics of Continuous Media, Perganon Press, Oxford, p 119 G Song, P Z Qiao, W K Binienda, and G P Zou., (2002), “Active vibration damping of composite beam using smart sensors and actuators” JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING, 15(3):97–103, July G Srinivasan et al., (2001), Phys Rev B 64, 21440 H.P.J Wijn., (1991), Magnetic Properties of Metals: d-element, alloys and compounds, Berlinm, Heidelberg, New York: Springer, p 26 10 J Ryu, S Priya, K Uchino, H Kim and D Viehland., (2002), J Korean Ceramic Society 9, 813 11 J Ryu, S Priya, K Uchino, H.-E Kim., (2002), J Electroceramics 8, 107 12 J.P Joule., (1847), Philosophical Magazine, 30, 76 13 K Uchino., (2000), Comprehensive Composite Materials Elsevier, Amsterdam, Vol 5, Chap 5.24, p 523 14 M.I Bichurin, V.M Petrov, R.V Petrov, YU.V Kiliba, F.I Bukashev, A.YU Smirnov, and D.N Eliseev., (2002) Ferroelectric, 280, 199 15 N Nersessian et al., (2004), IEEE Trans Magn 40, 2646 54 16 N.H Duc and D.T Huong Giang., (2007), J Alloys Comp, inpress 17 N.H Duc, in: K.H.J Buschow (Ed.)., (2001), Handbook of Physics and Chemistry of the Rare Earths s,Vol.32, Elsevier Science, North-Holland, Amsterdam 18 N.H Duc, in: K.H.J Buschow (Ed.)., (2001), Handbook of Physics and Chemistry of the Rare Earths s,Vol.32, Elsevier Science, North-Holland, Amsterdam 19 N.H Duc., (2002), J Magn Magn Mater 242-245, 1411 20 Nicola A Spaldin and Manfred Fiebig., (2005), “MATERIALS SCIENCE: The Renaissance of Magnetoelectric Multiferroics” Science, 15 July, pp: 391-392 21 Philips., (1976), “Piezoelectric ceramic/Permanent magnet materials” December, Componets and materials, Part 4b 22 R.G Ballas., (2007), “Piezoelectric Multilayer Beam Bending Actuators”, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 23 T.H O’Dell., (1965), Electron Power 11, 266 24 Y Fetisov, A Bush, K Kamentsev, A Ostashchenko, G Srinivasan., (2004), Sensors, Proceedings of IEEE 3, 1106 ... ng cong s ph thu c c a Vout vào H = 90° 50 52 K T LU N tài “CH T O, NGHIÊN C U VÀ NG D NG V T LI U T H P T GI O - ÁP I N D NG T M CÓ C U TRÚC NANÔ” đ c tri n khai nghiên c u hoàn thành Các k... 3.4.4 S ph thu c c a h s t - i n vào t tr ng E(H) ng hac 3.4.5 S ph thu c c a hi u ng t - i n vào c u hình v t li u t 33 39 40 43 h p 3.4.6 S ph thu c c a hi u ng t - i n vào b ng t sau nhi t 3.5... ng b ng t m m nanô tinh th (Fe80Co20)78Si12B10 có hi u ng t - i n kh ng l v i h s t - i n cao t tr ng r t th p Tính ch t t v i có đ c nh tính ch t t t gi o siêu m m c a b ng t nanô tinh th d

Ngày đăng: 25/01/2017, 17:17

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan