實驗名稱：磁(ci)電(dian)復(fu)合材料界面應力傳遞與(yu)磁(ci)發(fa)射(she)性能關聯(lian)實(shi)驗

　　研究方向：研究MoS2改性粘接層對(dui)PZTMFC/Metglas磁電復合材料(liao)磁發射性能的增強(qiang)機(ji)制。通(tong)過優化(hua)聲(sheng)(sheng)阻抗(kang)匹(pi)配(pei)（1wt%MoS2填充時聲(sheng)(sheng)透射系(xi)數(shu)0.132），實現磁發射強(qiang)度(du)331μT（較未改性提(ti)升1.5倍）及1m處2.7nT輻(fu)射強(qiang)度(du)；結合ASK調制驗證信號無損傳輸，外推100m處輻(fu)射強(qiang)度(du)約(yue)40fT。揭示粘接層聲(sheng)(sheng)學特性與(yu)磁電耦合的定量(liang)關(guan)聯(lian)，為水下/地下通(tong)信系(xi)統提(ti)供新方案(an)。

　　實驗目的：探究MoS2改性(xing)粘(zhan)接層的(de)(de)(de)聲阻抗匹配參數（填充量、楊氏模(mo)量）對(dui)磁(ci)電復合材料應力傳遞效率(lv)的(de)(de)(de)影響規律，及其在磁(ci)電轉換(huan)中(zhong)對(dui)磁(ci)發(fa)射(she)(she)強度(du)提(ti)升（增強1.5倍(bei)至331μT）和遠場輻(fu)射(she)(she)能(neng)力（1m處達2.7nT）的(de)(de)(de)調(diao)控作用，為水下/地下通信系統提(ti)供(gong)高性(xing)能(neng)磁(ci)電發(fa)射(she)(she)方案。

　　測試設備：鎖相放大器、直流電流源、亥姆霍茲線圈、螺線管、ATA-3090功(gong)率放大器、信號發生器、信號分析儀(yi)(yi)、標定線(xian)圈、動態力學分析儀(yi)(yi)、差示掃描量熱(re)儀(yi)(yi)、熱(re)重分析儀(yi)(yi)、電子(zi)(zi)萬(wan)能試(shi)驗機(ji)、X射線(xian)衍射儀(yi)(yi)、傅立(li)葉變換紅外光譜儀(yi)(yi)、掃描電子(zi)(zi)顯(xian)微鏡。

　　實驗過程：在磁(ci)電(dian)復合(he)系統(tong)中采(cai)用鎖相放大器(qi)驅動亥姆霍茲(zi)線(xian)圈生成(cheng)直流偏(pian)置磁(ci)場(chang)(chang)與螺線(xian)管激發(fa)交流磁(ci)場(chang)(chang)，通過(guo)功率(lv)放大器(qi)調控(kong)壓(ya)電(dian)纖維(wei)諧振(zhen)狀態；同步(bu)在MoS2改(gai)性粘接層的PZT/Metglas復合(he)結構中量(liang)化磁(ci)發(fa)射強度(du)與1m處輻射場(chang)(chang)強；利用信(xin)號發(fa)生器(qi)生成(cheng)ASK調制信(xin)號，通過(guo)信(xin)號分(fen)析儀解(jie)析波形保真度(du)；結合(he)聲阻抗模(mo)型計算應力傳(chuan)遞效率(lv)，基于磁(ci)偶極子方程外(wai)推遠場(chang)(chang)輻射強度(du)，最終建立聲學匹配參數-磁(ci)電(dian)轉換效率(lv)的定量(liang)關(guan)聯(lian)模(mo)型。

　　圖(tu)1：磁電復合材料調制(zhi)測量裝置的示意(yi)圖(tu)

　　實驗結果：聲阻抗匹(pi)配測試(shi)證(zheng)實(shi)，當MoS2填充量(liang)為1wt%時，粘(zhan)接層楊氏模量(liang)提(ti)升至(zhi)5.56GPa（未(wei)改(gai)(gai)性僅(jin)3.2GPa），聲透射(she)系數(shu)達(da)0.132（未(wei)改(gai)(gai)性0.077），應(ying)力傳(chuan)遞(di)效率(lv)提(ti)升71%，驅動(dong)磁(ci)電(dian)(dian)復合材料在(zai)最佳偏(pian)置(zhi)場（12kHz諧振頻率(lv)、1A直(zhi)流偏(pian)置(zhi)）下磁(ci)發(fa)(fa)射(she)強度達(da)331μT，較未(wei)改(gai)(gai)性樣品(pin)（220μT）提(ti)升1.5倍(bei)；在(zai)距離(li)發(fa)(fa)射(she)源1m處實(shi)測輻射(she)強度為2.7nT，并通(tong)過磁(ci)偶極子(zi)模型外推100m處輻射(she)強度約(yue)40fT；ASK調制驗證(zheng)實(shi)驗中，信號分析(xi)儀(yi)解(jie)析(xi)二進(jin)制信號（0101序(xu)列(lie)）的波形保真(zhen)度＞98%，實(shi)現數(shu)字信號無損傳(chuan)輸；定量(liang)關聯模型進(jin)一(yi)步揭示，聲阻抗參數(shu)（Z=2.7MRayl）與磁(ci)發(fa)(fa)射(she)強度的擬合相關系數(shu)達(da)R2=0.94，表明界面應(ying)力傳(chuan)遞(di)效率(lv)對磁(ci)電(dian)(dian)轉換的調控權重占(zhan)主導（85%）。

　　圖2：最佳(jia)偏(pian)置下MoS2填充(chong)前后磁電(dian)復合材料:（a）近場(chang)輻射特性(xing)（b）磁場(chang)強度隨實測距離變化曲線

　　表3本工作(zuo)與已報道的磁電天(tian)線輻(fu)射性(xing)能比較

　　功率放(fang)大器推薦：ATA-3090C

　　圖：ATA-3090C功率放大器指標參數

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