vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2025.3(141).367-378vestnovsu-404Research ArticleРАДИОФИЗИКАRADIOPHYSICSМагнитоэлектрический эффект в композитах с различными типами связностиMagnetoelectric effect in composites with different types of connectivityhttps://orcid.org/0009-0009-4492-4137ИвашеваЕ. Е.IvashevaE. E.

Ивашева Елена Евгеньевна – магистрант, инженер-исследователь

Великий Новгород

 

Veliky Novgorod

s246709@std.novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3041-9537СоколовО. В.SokolovO. V.

Соколов Олег Владимирович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Великий Новгород

Veliky Novgorod

o-v-sokolov@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-3152-6551БелышевА. А.BelyshevA. A.

Белышев Андрей Александрович – аспирант

Великий Новгород

Veliky Novgorod

diskord@list.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 Federation20252911202503(141)367378Copyright © Ивашева Е.Е., Соколов О.В., Белышев А.А., Бичурин М.И., 20252025Ивашева Е.Е., Соколов О.В., Белышев А.А., Бичурин М.И.Ivasheva E.E., Sokolov O.V., Belyshev A.A., 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/404

В статье рассмотрены экспериментальные результаты по исследованию магнитоэлектрического эффекта в композитах с различными типами связностей. Представлен широкий спектр исследованных магнитоэлектрических композитов как по форме от макро- до наноструктур, так и по составу материалов. Цель обзора и дальнейших исследований в этом направлении состоит в установлении сложной зависимости величины магнитоэлектрического эффекта от типа связности. Кроме использования данных исследования по магнитоэлектрическим структурам со связностями типа 0–3 и 3–0; 1–1, 2–1 и 3–1, потребуется проведение аналитических расчетов и моделирования в среде Comsol Multiphysics магнитоэлектрических коэффициентов для этих структур. Совокупность полученных результатов позволит найти зависимость величины магнитоэлектрического взаимодействия в композитах от материальных параметров и их типа связности.

This article reviews experimental results from studies of the magnetoelectric effect in composites with various connectivity types. A wide range of studied magnetoelectric composites is presented, both in terms of shape, from macro- to nanostructures, and in terms of material composition. The objective of this review and further research in this area is to establish the complex dependence of the magnetoelectric effect magnitude on the connectivity type. In addition to using the review data on magnetoelectric structures with 0–3 and 3–0; 1–1, 2–1, and 3–1 connectivity types, analytical calculations and modeling of the magnetoelectric coefficients for these structures in the Comsol Multiphysics software will be required. The combination of the obtained results will allow us to find the dependence of the magnetoelectric interaction magnitude in composites on the material parameters and their connectivity type.

пьезоэлектричествомагнитострикциямагнитоэлектрический эффектсвязностьмагнитоэлектрический композитpiezoelectricitymagnetostrictionmagnetoelectric effectconnectivitymagnetoelectric compositeРабота выполнена при поддержке РНФ, грант № 24-15-20044. https://rscf.ru/project/24-15-20044/ReferencesNewnham R. E., Skinner D. P., Cross L. E. Connectivity and piezoelectricpyroelectric composites // Materials research bulletin. 1978. 13 (5). 525–536. DOI: 10.1016/0025-5408(78)90161-7Newnham R. E., Skinner D. P., Cross L. E. Connectivity and piezoelectricpyroelectric composites // Materials research bulletin. 1978. 13 (5). 525–536. DOI: 10.1016/0025-5408(78)90161-7Newnham R. E. Properties of materials: anisotropy, symmetry, structure. Oxford: Oxford University Press, 2005. P. 43−87.Newnham R. E. Properties of materials: anisotropy, symmetry, structure. Oxford: Oxford University Press, 2005. P. 43−87.Harshe G., Dougherty J. P., Newnham R. E. Theoretical modelling of 3-0/0-3 magnetoelectric composites // International journal of applied electromagnetics in materials. 1993. 4 (2). 161–171. DOI: 10.1177/138354169300400211Harshe G., Dougherty J. P., Newnham R. E. Theoretical modelling of 3-0/0-3 magnetoelectric composites // International journal of applied electromagnetics in materials. 1993. 4 (2). 161–171. DOI: 10.1177/138354169300400211Harshe G., Dougherty J. P., Newnham R. E. Magnetoelectric effect in composite materials // Mathematics in smart structures. 1993. 1919. 224–235. DOI: 10.1117/12.148414Harshe G., Dougherty J. P., Newnham R. E. Magnetoelectric effect in composite materials // Mathematics in smart structures. 1993. 1919. 224–235. DOI: 10.1117/12.148414Getman I. Magnetoelectric composite materials: theoretical approach to determine their properties // Ferroelectrics. 1994. 162 (1). 45–50. DOI: 10.1080/00150199408245089Getman I. Magnetoelectric composite materials: theoretical approach to determine their properties // Ferroelectrics. 1994. 162 (1). 45–50. DOI: 10.1080/00150199408245089Wan J., Weng Y., Wu Y., Li Z., Liu J.-M., Guanghou W. Controllable phase connectivity and magnetoelectric coupling behavior in CoFe2O4Pb(Zr,Ti)O3 nanostructured films // Nanotechnology. 2007. 18 (46). 465708. DOI: 10.1088/0957-4484/18/46/465708Wan J., Weng Y., Wu Y., Li Z., Liu J.-M., Guanghou W. Controllable phase connectivity and magnetoelectric coupling behavior in CoFe2O4Pb(Zr,Ti)O3 nanostructured films // Nanotechnology. 2007. 18 (46). 465708. DOI: 10.1088/0957-4484/18/46/465708Ma J., Shi Z., Nan C.-W. Magnetoelectric properties of composites of single Pb(Zr,Ti)O3 rods and Terfenol-D/Epoxy with a single-period of 1-3-Type structure // Advanced materials. 2007. 19. 2571–2573. DOI: 10.1002/adma.200700330Ma J., Shi Z., Nan C.-W. Magnetoelectric properties of composites of single Pb(Zr,Ti)O3 rods and Terfenol-D/Epoxy with a single-period of 1-3-Type structure // Advanced materials. 2007. 19. 2571–2573. DOI: 10.1002/adma.200700330Fu B., Lu R., Gao K. Substrate clamping effect onto magnetoelectric coupling in multiferroic BaTiO3-CoFe2O4 core-shell nanofibers via coaxial electrospinning // Europhysics letters. 2015. 112 (2). 27002. DOI: 10.1209/0295-5075/112/27002Fu B., Lu R., Gao K. Substrate clamping effect onto magnetoelectric coupling in multiferroic BaTiO3-CoFe2O4 core-shell nanofibers via coaxial electrospinning // Europhysics letters. 2015. 112 (2). 27002. DOI: 10.1209/0295-5075/112/27002Xu T., Wang C.-A., Wang C. Synthesis and magnetoelectric effect of composites with CoFe2O4-epoxy embedded in 3–1 type porous PZT ceramics // Ceramics international. 2015. 41 (9). 11080–11085. DOI: 10.1016/J.CERAMINT.2015.05.054Xu T., Wang C.-A., Wang C. Synthesis and magnetoelectric effect of composites with CoFe2O4-epoxy embedded in 3–1 type porous PZT ceramics // Ceramics international. 2015. 41 (9). 11080–11085. DOI: 10.1016/J.CERAMINT.2015.05.054Mu X., Zhang H., Zhang C. et al. Poly(vinylidene fluoridetrifluoroethylene) / cobalt ferrite composite films with a self-biased magnetoelectric effect for flexible AC magnetic sensors // Journal of materials science. 2021. 56 (16). 9728–9740. DOI: 10.1007/s10853-021-05937-8Mu X., Zhang H., Zhang C. et al. Poly(vinylidene fluoridetrifluoroethylene) / cobalt ferrite composite films with a self-biased magnetoelectric effect for flexible AC magnetic sensors // Journal of materials science. 2021. 56 (16). 9728–9740. DOI: 10.1007/s10853-021-05937-8Wu D., Gong W., Deng H., Li M. Magnetoelectric composite ceramics of nickel ferrite and lead zirconate titanate via in situ processing // Journal of physics D: applied physics. 2007. 40 (16). 5002. DOI: 10.1088/0022-3727/40/16/037Wu D., Gong W., Deng H., Li M. Magnetoelectric composite ceramics of nickel ferrite and lead zirconate titanate via in situ processing // Journal of physics D: applied physics. 2007. 40 (16). 5002. DOI: 10.1088/0022-3727/40/16/037Dong S., Zhai J., Li J., Viehland D. Near-ideal magnetoelectricity in highpermeability magnetostrictive/piezofiber laminates with a (2-1) connectivity // Applied physics letters. 2006. 89. 252904. DOI: 10.1063/1.2420772Dong S., Zhai J., Li J., Viehland D. Near-ideal magnetoelectricity in highpermeability magnetostrictive/piezofiber laminates with a (2-1) connectivity // Applied physics letters. 2006. 89. 252904. DOI: 10.1063/1.2420772Gao J., Shen L., Wang Y., Gray D., Li J., Viehland D. Enhanced sensitivity to direct current magnetic field changes in Metglas/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3 laminates // Journal of applied physics. 2011. 109 (7). 074507. DOI: 10.1063/1.3569629Gao J., Shen L., Wang Y., Gray D., Li J., Viehland D. Enhanced sensitivity to direct current magnetic field changes in Metglas/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3 laminates // Journal of applied physics. 2011. 109 (7). 074507. DOI: 10.1063/1.3569629Nair S. S., Pookat G., Saravanan V., Anantharaman M. R. Lead free heterogeneous multilayers with giant magneto electric coupling for microelectronics/microelectromechanical systems applications // Journal of applied physics. 2013. 114 (6). 064309. DOI: 10.1063/1.4818411Nair S. S., Pookat G., Saravanan V., Anantharaman M. R. Lead free heterogeneous multilayers with giant magneto electric coupling for microelectronics/microelectromechanical systems applications // Journal of applied physics. 2013. 114 (6). 064309. DOI: 10.1063/1.4818411Chu Z., Shi H., Shi W., Liu G., Wu J., Yang J., Dong S. Enhanced Resonance Magnetoelectric Coupling in (1-1) Connectivity Composites // Advanced Materials. 2017. 29 (19).1606022. DOI: 10.1002/adma.201606022Chu Z., Shi H., Shi W., Liu G., Wu J., Yang J., Dong S. Enhanced Resonance Magnetoelectric Coupling in (1-1) Connectivity Composites // Advanced Materials. 2017. 29 (19).1606022. DOI: 10.1002/adma.201606022Saha S., Acharya S., Liu Y., Page M.R., Srinivasan G. Review of Magnetoelectric Effects on Coaxial Fibers of Ferritesand Ferroelectrics // Applied sciences. 2025. 15 (9). 5162. DOI: 10.3390/app15095162Saha S., Acharya S., Liu Y., Page M.R., Srinivasan G. Review of Magnetoelectric Effects on Coaxial Fibers of Ferritesand Ferroelectrics // Applied sciences. 2025. 15 (9). 5162. DOI: 10.3390/app15095162

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