文 献 综 述

1、 磁电效应和磁电材料

磁电效应是指外加电场可以改变介质的磁学性质，或者外加磁场能够改变介质的电极化性质。而具有磁电效应的材料则被称为磁电材料或磁电体。磁电效应可以分为正磁电效应，即磁场诱导介质电极化：P=H，和逆磁电效应，即电场诱导介质磁极化：M=E，其中P和M分别为诱导电极化强度和磁化强度，H和E为外加磁场和电场，为磁电耦合系数^【1】。人们常说的磁电效应一般都是指磁致电极化的正磁电效应。

磁电效应是一种典型的铁性多功能耦合效应，这种多功能耦合效应在传感器、数据存储器、调制器、开关等电子及计算机元件以及微波领域、高压输电线路的电流测量等领域中有着十分诱人的潜力。目前，磁电材料尤其是磁电复合材料已成为一种非常重要的功能材料，引起了材料科学工作者的高度重视。

2.磁电效应的研究现状

自19世纪末法国物理学家Curie首先在单相材料中发现了磁电效应以来^【2】，各国学者已经发现了很多单相的磁电材料。但尽管如此，磁电材料在很长的一段时间内并未受到应有的关注，这是因为铁磁居里点(反铁磁奈尔点)与铁电居里点同时高于室温的单相材料十分有限，而且这些有限的单相磁电材料的磁电系数大多很微弱(10^-2【4】率先提出复合材料磁电耦合效应，并与同事很快就在实验中实现了这种磁电效应。他们采用定向凝固方法制备了BaTiO₃-CoFeO₄复合陶瓷，室温下观测到磁电电压系数达130mV/cmOe，远大于单相多铁性化合物的耦合效应。目前，通过高温共烧方法可以制备出多种铁电氧化物与磁性氧化物共存的复相陶瓷材料，但迄今通过高温共烧方法得到的复合陶瓷的磁电系数低于理论计算值，这主要是由于前面提到的高温共烧过程中固有的问题所致。降低陶瓷烧结温度是缓解这一问题的途径之一，但较低的烧结温度又会带来烧结不完全、致密度低的缺点，也会影响材料的性能。近来，为了在避免元素互扩散的同时提高烧结密度，新的烧结技术(如放电等离子烧结SPS、微波烧结等)被用来制备复合陶瓷。其中，放电等离子烧结具有烧结时间短、温度低、烧结过程中可施加压力等优点，可避免第三相的产生，在一定程度上抑制铁电、铁磁两相之间的互扩散，实现比较致密的烧结，使复相陶瓷的磁-电耦合效应得到一定程度的提高。

B．铁磁合金基巨磁电复合材料

2001年提出的Terfenol-D基巨磁电复合材料完全突破了自1972年提出的经典磁电复合陶瓷体系，并迅速引发了磁电复合材料领域的研究高潮。合金基磁电复合材料的制备是将合金与铁电材料直接粘接而成，制备非常简单。为了优化Terfenol-D/铁电体叠层复合材料的磁电性能，弗吉尼亚理工大学研究小^【7】根据Terfenol-D和铁电体的不同极化方向对叠层复合材料进行组合，并按照等效电路方法模拟设计了不同的叠层复合结构，系统地研究了Terfenol-D基叠层复合体系的磁电性能。

近年来, 为了避免两相之间有机粘接层对材料性能的影响，可以将磁性金属通过磁控溅射或电化学方法直接沉积在压电材料表面，以消除两相之间的额外的粘接层。

C．高分子基复合材料