Исследование магнитоэлектрического эффекта в структуре МЕТГЛАС/ЦТС в слабых магнитных полях

Статья посвящена исследованию магнитоэлектрического эффекта в магнитострикционно-пьезоэлектрических слоистых структурах, предназначенных для использования в устройствах сбора энергии. Были проведены исследования магнитоэлектрического коэффициента для разных составов магнитоэлектрического элемента Метглас/ЦТС. Выявлен состав с максимальной характеристикой магнитоэлектрического коэффициента. В структуре АМАГ492/ЦТС-19 размером 30 х 10 х 0,5 мм на частоте около 52 кГц с 3 слоями метгласа МЭ коэффициент составил около 19 В/(см·Э). Была изучена зависимость магнитоэлектрического эффекта в подмагничивающих полях до 400 Гс. Выявлено, что у образца элемента АМАГ202/ЦТС19 максимум характеристики сдвигается от значения подмагничивающего поля в 9 Гс для одной пластины метгласа до значения 12 Гс для двух пластин и значения 28 Гс для трех пластин. Данные проведенных исследований в дальнейшем будут использованы для разработки и оптимизации устройств сбора энергии на основе мультиферроидных материалов.

1. Nan C. W., Bichurin M. I., Dong Sh., Viehland D., Srinivasan G. Multiferroic magnetoelectric composites: historical perspective, status, and future directions // Journal of applied physics. 2008. 103 (3). 031101. DOI: 10.1063/1.2836410

2. Kumar A., Newacheck S., Youssef G. Cumulative optimization of magnetoelectric composite-based wireless energy transfer // Engineering research express. 2024. 6. DOI: 10.1088/2631-8695/ad81b0

3. Liang X., Chen H., Sun N. Magnetoelectric materials and devices // APL Materials. 2021. 9 (4). 041114. DOI: 10.1063/5.0044532

4. Babu S., Kuchipudi S., Suryanarayana S., Siddeshwar A., Bhimasankaram T. Low magnetic field magnetoelectric studies of Ni/PZT/Ni composite sensor // National conference on advances in sensors for aerospace applications (14–15 December, 2007). India, Hyderabad: Research Centre Imarat Publ., 2007. URL: https://www.researchgate.net/publication/344300082-Low-magnetic-field-magnetoelectric-studies-of-NiPZTNi-composite-sensor/references#fullTextFileContent (Accessed: 07.07.2025).

5. Deng Zh., Dapino M. Review of magnetostrictive vibration energy harvesters // Smart materials and structures. 2017. 26 (10). 103001. DOI: 10.1088/1361-665X/aa8347

6. Ryu J., Priya Sh., Uchino K., Kim H.-J. Magnetoelectric effect in composites of magnetostrictive and piezoelectric materials // Journal of electroceramics. 2002. 8. 107–119. DOI: 10.1023/A:1020599728432

7. Bochenek D., Niemiec P., Chrobak A. Effect of chemical composition on magnetic and electrical properties of ferroelectromag-netic ceramic composites // Materials. 2021. 14. 2488.

8. Bochenek D., Chrobak A., Dercz G., Niemiec P., Brzezińska D., Czaja P. The Influence of Terfenol-D content on the structure and properties of multiferroic composites obtained based on PZT-type material and Terfenol-D // Materials. 2025. 18. 235. DOI: 10.3390/ma18020235

9. Li P., Wen Y., Bian L. Enhanced magnetoelectric effects in composite of piezoelectric ceramics, rare-earth iron alloys, and ultrasonic horn // Applied physics letters. 2007. 90. 022503. DOI: 10.1063/1.2431469

10. Ma Z., Ai J., Shi Y., Wang K., B Su. A superhydrophobic droplet‐based magnetoelectric hybrid system to generate electricity and collect water simultaneously // Advanced materials. 2020. 32. 2006839.

11. Prahadan S., Deshmukh P., Jha S. N., Satapathy S., Majumder S. Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films // arXiv:2211.01007. URL: https://arxiv.org/abs/2211.01007. DOI: 10.48550/arXiv.2211.01007