vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2023.3(132).462-469vestnovsu-238Research ArticleФизика конденсированного состоянияCondensed matter physicsМетоды увеличения магнитоэлектрического эффекта в композитных структурах: обзорMethods for increasing the magnetoelectric effect in composite structures: a reviewhttps://orcid.org/0009-0009-4492-4137ИвашеваЕ. Е.IvashevaE. Е.

Ивашева Елена Евгеньевна – лаборант,

Великий Новгород.

Veliky Novgorod

s246709@std.novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1313-1715ЛеонтьевВ. С.LeontievV. S.

Леонтьев Виктор Сергеевич – заведующий лабораторией,

Великий Новгород.

Veliky Novgorod

Viktor.Leontev@novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2207-5287КоваленкоД. В.KovalenkoD. V.

Коваленко Денис Владимирович – кандидат физико-математических наук, доцент,

Великий Новгород.

Veliky Novgorod

denis.kovalenko@novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0650-4712БичуринМ. И.BichurinM. I.

Бичурин Мирза Имамович – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой,

Великий Новгород.

Veliky Novgorod

Mirza.Bichurin@novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian Federation20232809202303(132)462469Copyright © Ивашева Е.Е., Леонтьев В.С., Коваленко Д.В., Бичурин М.И., 20232023Ивашева Е.Е., Леонтьев В.С., Коваленко Д.В., Бичурин М.И.Ivasheva E.Е., Leontiev V.S., Kovalenko D.V., Bichurin M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/238

В статье приведен обзор различных методов, с помощью которых можно увеличить магнитоэлектрический (МЭ) эффект в композитных структурах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Показано, что применение клеевой технологии, использование градиентной структуры, а также термическая и термомагнитная обработки магнитострикционного аморфного сплава МЭ структуры позволяют добиться значительного увеличения МЭ эффекта. На сегодняшний день были предприняты большие усилия для оптимизации технологии создания многослойных МЭ материалов. Применение различных технологий при изготовлении МЭ композитов позволяет, например, повысить чувствительность датчиков магнитного поля для биомедицинских приложений. Также увеличение МЭ эффекта открывает большие перспективы для проведения дальнейших разработок устройств на его основе.

The article provides a review of various methods that can be used to increase the magnetoelectric (ME) effect in composite structures based on magnetostrictive and piezoelectric materials. It is shown that the use of adhesive technology and gradient structure, as well as thermal and thermomagnetic treatment of a magnetostrictive amorphous alloy of an ME structure make it possible to achieve a significant increase in the ME effect. To date, great efforts have been made to optimize the strain amplitude in the piezoelectric and magnetostrictive phases of multilayer ME materials. The use of various technologies in the manufacture of ME composites makes it possible, for example, to increase the sensitivity of magnetic field sensors for biomedical applications. Also, an increase in the ME effect opens up great prospects for further research.

магнитоэлектрический эффекттермомагнитная обработкатермическая обработкаградиентная магнитоэлектрическая структураклеевая технологияаморфный сплавмагнитоэлектрические датчикиmagnetoelectric effectthermomagnetic treatmentheat treatmentgradient magnetoelectric structureadhesive technologyamorphous alloymagnetoelectric sensorsРабота выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 22-25-20244.ReferencesWang Y., Li J., Viehland D. Magnetoelectrics for magnetic sensor applications: status, challenges and perspectives // Materials Today. 2014. 17(6). 269-275. DOI: 10.1016/j.mattod.2014.05.004Wang Y., Li J., Viehland D. Magnetoelectrics for magnetic sensor applications: status, challenges and perspectives // Materials Today. 2014. 17(6). 269-275. DOI: 10.1016/j.mattod.2014.05.004Giang D. T. H., Tam H. A., Khanh V. T. N., Vinh N. T., Tuan P. A., Tuan N. V., Ngoc N. T., Duc N. H. Magnetoelectric Vortex Magnetic Field Sensors Based on the Metglas/PZT Laminates // Sensors. 2020. 20(10). 2810. DOI: 10.3390/s20102810Giang D. T. H., Tam H. A., Khanh V. T. N., Vinh N. T., Tuan P. A., Tuan N. V., Ngoc N. T., Duc N. H. Magnetoelectric Vortex Magnetic Field Sensors Based on the Metglas/PZT Laminates // Sensors. 2020. 20(10). 2810. DOI: 10.3390/s20102810Liang X., Chen H., Sun N. Magnetoelectric materials and devices // APL Materials. 2021. 9(4). 041114. DOI: 10.1063/5.0044532Liang X., Chen H., Sun N. Magnetoelectric materials and devices // APL Materials. 2021. 9(4). 041114. DOI: 10.1063/5.0044532Zhai J., Xing Z., Dong S., Li J., Viehland D. Magnetoelectric Laminate Composites: An Overview // Journal of the American Ceramic Society. 2008. 91. 351-358. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2008.02259.xZhai J., Xing Z., Dong S., Li J., Viehland D. Magnetoelectric Laminate Composites: An Overview // Journal of the American Ceramic Society. 2008. 91. 351-358. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2008.02259.xWu H., Fu S., Wang S., Pan H., Zha B., Gao A., Li L., Liu Z., Liu L., Jiao J., Bichurin M., Sokolov O., Wang Y. Electrical current visualization sensor based on the magneto-electrochromic effect // Nano Energy. 2022. 98. 107226. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107226Wu H., Fu S., Wang S., Pan H., Zha B., Gao A., Li L., Liu Z., Liu L., Jiao J., Bichurin M., Sokolov O., Wang Y. Electrical current visualization sensor based on the magneto-electrochromic effect // Nano Energy. 2022. 98. 107226. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107226Бичурин М. И., Петров В. М., Семенов Г. А. Магнитоэлектрический материал для компонентов радиоэлектронных приборов / Патент № 2363074, Российская Федерация. 2009. 6 с.Bichurin M. I., Petrov V. M., Semenov G. A. Magnitoelektricheskiy material dlya komponentov radioelektronnykh priborov [Magnetoelectric material for components of radio electronic devices] // Patent RF, no. 2363074. 2009.Fu S., Cheng J., Jiang T., Wu H., Fang Z., Jiao J., Sokolov O., Ivanov S., Bichurin M., Wang Y. Bias-free Very Low Frequency Magnetoelectric Antenna // Applied Physics Letters. 2023. 122(26). DOI: 10.1063/5.0158020Fu S., Cheng J., Jiang T., Wu H., Fang Z., Jiao J., Sokolov O., Ivanov S., Bichurin M., Wang Y. Bias-free Very Low Frequency Magnetoelectric Antenna // Applied Physics Letters. 2023. 122(26). DOI: 10.1063/5.0158020Deng T., Chen Z., Di W., Chen R., Wang Y., Lu L., Luo H., Han T., Jiao J., Fang B. Significant improving magnetoelectric sensors performance based on optimized magnetoelectric composites via heat treatment // Smart Materials and Structures. 2021. 30(8). 085005. DOI: 10.1088/1361-665X/ac0858Deng T., Chen Z., Di W., Chen R., Wang Y., Lu L., Luo H., Han T., Jiao J., Fang B. Significant improving magnetoelectric sensors performance based on optimized magnetoelectric composites via heat treatment // Smart Materials and Structures. 2021. 30(8). 085005. DOI: 10.1088/1361-665X/ac0858Freeman E., Harper J., Goel N., Schiff S. J. , Tadigadapa S. Optimization of Metglas 2605SA1 and PZT-5A Magnetoelectric Laminates for Magnetic Sensing Applications // Proceedings of IEEE Sensors. IEEE International Conference on Sensors, 2016. DOI: 10.1109/ICSENS.2016.7808845Freeman E., Harper J., Goel N., Schiff S. J. , Tadigadapa S. Optimization of Metglas 2605SA1 and PZT-5A Magnetoelectric Laminates for Magnetic Sensing Applications // Proceedings of IEEE Sensors. IEEE International Conference on Sensors, 2016. DOI: 10.1109/ICSENS.2016.7808845

The authors declare that there are no conflicts of interest present.