[发明专利]一种磁感应压电陶瓷薄膜材料及制备方法

说明书

本发明提供一种磁感应压电陶瓷薄膜材料及制备方法，首先将压电陶瓷粉通过涂布方法制备成膜，然后在膜面涂布柔性连接材料，进一步在表面涂布磁致伸缩材料，从而形成磁感应压电传感薄膜材料。该传感薄膜材料在外界磁场发生变化时，磁致伸缩材料发生微小形变，通过柔性连接材料，将这种应变传输给压电陶瓷材料，从而使压电陶瓷快速响应转化成电信号。该材料克服了压电材料机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差、反应敏感性较低的问题，具有电磁响应速度快，柔性易贴合，适合于在大型复杂的异形结构工件表面铺设，方便快速测量表面磁场情况。

技术领域

本发明涉及压电陶瓷聚合物复合材料领域，具体涉及一种磁感应压电陶瓷薄膜材料及制备方法。

背景技术

磁电耦合效应在传感器和移动电源领域具有广泛的应用。例如，观测铁磁性物体( 如汽车、摩托车等 ) 的运动，在交通控制方面具有非常重要且现实的意义，其中就是使用磁电传感器采集数据。在无线设备的能量供应方面，自供电技术中使用的压电及电磁混合变频微发电装置将为无线传感器网络提供源源不断的能源。因此，磁电耦合设备具有广阔的应用前景。而目前常用的技术是设置感应线圈，这类磁电传感器需要破坏现有设备进行安装和维护，很不方便，而且容易使设备受损。因此，磁感应压电陶瓷薄膜材料仅需要在待测物体表面平整铺设，就可获得信号，将彻底解决如上问题。

中国发明专利申请号201620044921.2 公开了一种基于电磁感应与压电陶瓷的发电装置，由压电陶瓷、支撑面、粘合层、竖杆、竖向固定套、竖向弹簧、滑槽、活动杆、直流发电机、电机齿轮、储电设备等组成；其特征是：所述压电陶瓷通过粘合层与支撑面粘合在一起，且压电陶瓷位于支撑面上方；所述竖杆顶端固定在支撑面的中心位置，竖杆下部分位于竖向固定套内；所述竖向固定套底部固定在滑槽上方，在竖向固定套内有竖向弹簧，且竖向弹簧上部分套在竖杆上；所述活动杆两端固定着铰链，且上端的铰链安装在支撑面上，下端的铰链固定在滑块上；本实用新型结构新颖，实用性强。中国发明专利申请号201210564897.1 公开了一种压电及电磁混合变频微发电装置及方法，主要用于振动环境的能量收集。它由压电振子、永磁体、线圈、支撑板、固定滑块、侧梁、活动滑块构成，通过装置上的压电振子振动来实现压电能量收集，通过改变通过线圈的磁通量实现电磁能量收集。中国发明专利申请号201310307879.X 公开了一种基于压电和电磁耦合的复合式宽频振动能量采集器，该发明中采用更加简单的悬臂梁阵列代替复杂结构，与前两种技术相比，该发明有效地拓宽了采集频带宽度，进一步提高了采集效率。但是这三种结构占用空间大，如果使用薄膜复合材料代替将解决上述问题。

中国发明专利申请号201010576945.X公开了一种磁电传感器,包括由磁致伸缩材料层、压电材料层和高磁导率的粉体复合而成的磁电传感器本体。该磁电传感器中采用了高磁导率的粉体与磁致伸缩材料的复合层,各段的磁电性能趋于一致并呈现整体性能最优化,所获得的磁电效率比现有没有该复合层的磁电传感器提高了20%,大大提升了磁电传感器的探测性。但是，这种磁电传感器由于材料的刚度大，无法弯折变形，在形状复杂的异形工件表面无法铺展，因此需要设计新的材料结构，使磁电传感器具备柔性的随机贴合特点。

根据上述，通常采用电磁感应和复杂的结构设计获得有效的磁电信号的转换，不利于设备的小型化、集成化、柔性化。然而，采用磁致伸缩材料与压电材料复合将很好的解决上述问题。目前，已有这种复合结构材料，但是，对于大型异形工件表面的磁场信号分布不均匀问题无法解决，材料的实用性不强。因此，亟待开发一种具有合适的柔性自贴合特性，便于方便铺设在异形工件表面的磁感应压电陶瓷薄膜材料。

发明内容

针对目前磁电信号转换器，刚度大，不能弯曲折叠，对于大型异形工件表面的磁场信号分布不均匀问题无法解决，材料的实用性不强，本发明提出一种磁感应压电陶瓷薄膜材料及制备方法，从而用于异形结构工件表面的磁场测试等领域，实现表面磁场的方便快速测量。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：