优化设计磁电复合材料的理论极限磁电系数

本文研究了电磁复合材料的最大磁电系数及其实现方法。从能量守恒的角度，对一个由磁致伸缩相、压电相和刚性杠杆组成的假想杠杆结构进行了理论分析。这种结构是对各种组合布局优化ME效果的一种概括。预测的理论极限ME系数与热力学中理想热机效率的作用类似，用于评价现有的典型ME布局，如平行三明治布局和串行布局。这两种典型布局的ME系数远低于理论最大值，这是因为在一般分析中，应力放大比和体积比可以独立自由地优化，但在典型布局中，它们是相互依赖或固定的。为了克服这一缺点，实现理论最大的ME系数，提出了一种新的设计方案。此外，发现最常用的电场ME系数可以设计为无限大。我们怀疑该系数作为一个合理的ME效应指标的有效性，并考虑了另外三个ME系数，即电荷ME系数、电压ME系数和静电能ME系数。我们注意到，静电能ME系数的理论极限值是有限的，这可能是一个更合适的测量ME效应的方法。该论文可在http://dx.doi.org/10.1063/1.4868516