[发明专利]自偏置磁电复合薄膜、制备工具、传感器及其制备方法

说明书

本申请实施例公开了一种自偏置磁电复合薄膜、制备工具、传感器及其制备方法,所述自偏置磁电复合薄膜包括磁致伸缩材料层和压电材料层，所述磁致伸缩材料层和所述压电材料层一体弯曲为弧形。在本申请实施例中，由于复合薄膜弯曲变形，使得复合薄膜内部产生残损应力，在残损应力的作用下，使得复合薄膜产生内建磁场，具有自偏执效应，在磁场探测时不需要提供额外的静态偏置磁场。另外，该自偏置磁电复合薄膜为弧形，当外部的交流磁场变化时，正磁致伸缩材料层拉伸压电材料层，负磁致伸缩材料层收缩压电材料层，加大压电材料层的形变，进而提高传感器件的灵敏度。

技术领域

本申请涉及磁场探测技术领域，特别是涉及一种自偏置磁电复合薄膜、制备工具、传感器及其制备方法。

背景技术

磁电效应是指材料在磁场下发生极化的现象。对于磁电复合薄膜，磁电效应具体是指在磁场下磁致伸缩材料发生机械应变，并将应变传递给压电材料，最后在压电材料表面产生电荷的现象。基于磁电效应的磁电传感器，具有灵敏度高、分辨率高、功耗低、工作范围广以及易于小型化等优点。另外，其可以在室温下正常工作。在磁电传感器中，具备磁电效应的磁电复合薄膜被用来作为核心部件来进行磁场探测，那么磁电复合薄膜的性能将决定磁电传感器的性能。

通常情况下，磁电复合薄膜在对磁场的探测中需要给复合薄膜施加静态的偏置磁场，偏置磁场可以将磁致伸缩材料固定在其对磁场的灵敏度最大时的形变，即磁致伸缩材料压磁系数最大时的形变量。但是，静态的偏执磁场不仅会大大增加磁电传感器的体积，而且最重要的是其会与被探测磁场产生干扰，从而降低磁电传感器的准确度。

发明内容

本申请实施例中提供了一种自偏置磁电复合薄膜、制备工具、传感器及其制备方法，以利于解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种自偏置磁电复合薄膜，包括：磁致伸缩材料层和压电材料层，所述磁致伸缩材料层和所述压电材料层一体弯曲为弧形。

优选地，所述磁致伸缩材料层包括正磁致伸缩材料层和负磁致伸缩材料层，所述正磁致伸缩材料层设置在所述压电材料层的外侧，所述负磁致伸缩材料层设置在所述压电材料层的内侧。

优选地，所述正磁致伸缩材料层为金属玻璃Metglas，所述压电材料层为聚偏氟乙烯PVDF，所述负磁致伸缩材料层为镍Ni。

优选地，所述弧形为正圆弧形状。

第二方面，本申请实施例提供了一种自偏置磁电复合薄膜材料的制备工具，包括内管和外管，所述外管包括弧形单元，所述弧形单元用于夹紧在所述内管上，使得所述弧形单元的内表面与所述内管的外表面贴合。

优选地，所述弧形单元包括第一弧形单元和第二弧形单元，所述第一弧形单元和第二弧形单元用于通过弹簧夹紧在所述内管上。

第三方面，本申请实施例提供了一种自偏置磁电复合薄膜的制备方法，包括：

将磁致伸缩材料层粘贴在压电材料层上，放入第二方面任一项所述的制备工具中夹紧；

将所述制备工具放入干燥箱中使磁致伸缩材料层和压电材料层固化，获得自偏置磁电复合薄膜。

优选地，所述磁致伸缩材料层包括正磁致伸缩材料层和负磁致伸缩材料层，所述将磁致伸缩材料层粘贴在压电材料层上，包括：

分别将所述正磁致伸缩材料层和负磁致伸缩材料层粘贴在所述压电材料层的上下两侧。

优选地，在所述将磁致伸缩材料层粘贴在压电材料层上之前，还包括：

在所述压电材料层上下表面分别涂布一层导电层。

第四方面，本申请实施例提供了一种磁电传感器，包括第一方面任一项所述的自偏置磁电复合薄膜。