《磁電納米複合材料與結構的波動特性研究》是依託石家莊鐵道大學，由劉響林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁電納米複合材料與結構的波動特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉響林
- 依託單位：石家莊鐵道大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁電複合材料是由壓電相和壓磁（磁致伸縮）相按一定方式複合而成的新型功能材料，憑藉其新穎和良好的磁電耦合效應，在感測、換能、信號處理和微機電系統等領域呈現出潛在的套用前景。按照材料的尺度，磁電複合材料可分為塊體材料和納米材料。與磁電塊體複合材料相比，磁電納米複合材料更易於實現磁電轉換的調控，且能滿足工程對磁電器件的微型化要求。本項目通過發展表面/界面彈性理論，擬對幾種典型的磁電納米複合材料的波動問題進行研究，主要內容包括：夾雜-基體納米複合材料中耦合波的散射特性；二維納米壓電-壓磁聲子晶體的帶隙結構；層狀納米結構中導波的傳播規律。通過對上述問題的研究，期望得到納米尺度下磁電複合材料的波動特性與組分材料性能、結構形式以及壓電和壓磁效應等之間的關聯程度，加深對這類新材料波動現象的理解和認識，同時為工程套用提供理論支持，具有重要的科學意義和實際價值。
結題摘要
由壓電和壓磁材料複合而成的磁電材料，按照尺度可分為塊體材料和納米材料兩類。與塊體磁電複合材料相比，在微納磁電器件的套用中，磁電納米複合材料易於實現磁電能量之間的相互轉換和調控，另外，這類材料的磁電轉換和相關器件的功能通常是通過波動和振動形式實現的。因此，研究微納尺度下磁電複合材料結構的波動特性具有重要的學術價值和套用背景。本項目研究了幾種典型磁電複合材料中彈性波傳播與散射行為的尺度相關性，同時對壓電納米結構的波動、振動和穩定性等問題進行了研究。主要結果包括：（a）獲得了磁電彈簡諧波作用下納米夾雜複合材料的動態耦合場，加深了對磁電轉換效應的理解；（b）界面能導致壓電-壓磁雙材料中的SH界面波總是存在的，而且是頻散的；（c）表面彈性和壓電常數提高了納米壓電薄膜-壓磁基底結構中一階模態的相速度，而表面壓電性降低了一階模態的相速度；（d）得到了納米壓電-壓磁周期層狀結構中SH波的頻散性能，結果表明積分形式的非局部理論與考慮界面效應的微分形式非局部理論是等效的；（e）揭示了納米壓電-壓磁層狀結構中Lamb波的尺度相關性，發現納尺度下Lamb波的能帶增多和變窄，而且出現截止頻率；（f）得到了表面彈性、壓電和介電常數以及外加電場對壓電納米殼非線性振動固有頻率和臨界屈曲載荷的影響規律。項目取得的成果可為磁電納米複合材料和壓電納米材料在聲波和微波等領域的套用提供有價值的理論參考，同時豐富了波動力學的研究成果。
