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超磁致伸縮材料 |
在常溫下由於磁化狀態的改變,其長度和體積會發生較大變化,即具有極大的磁致伸縮係數的磁致伸縮材料被稱為超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material 簡稱GMM),由於多為稀土構築,又稱稀土超磁致伸縮材料。這種材料具有很高的耐熱溫度,磁致伸縮性能強。在室溫下,機械能和電能之間的轉換率高、能量密度大、響應速度快、可靠性好、驅動方式簡單。
簡介
GMM的尺寸伸縮可隨外加磁場成比例變化,其磁致伸縮係數遠大於傳統的磁致伸縮材料。1971年美國海軍表面武器實驗室開始尋找在室溫下具有較大磁致伸縮的材料,發現TbFe2、DyFe2、SmFe2等具有很好的磁致伸縮性能,但是它們需要很強的磁場才能驅動,這就限制了該材料的應用。為此,他們又研究了新的合金材料,這種合金材料具有很高的居里溫度,磁致伸縮性能優異,使得實際應用成為可能,由此引起了業界對GMM開發及應用的極大關注。
評價
超磁致伸縮材料(GMM)是自上世紀70年代迅速發展起來的新型功能材料,已被視為21世紀提高國家高科技綜合競爭力的戰略性功能材料。GMM器件的性能已被證明優於壓電陶瓷換能材料,在軍民兩用高科技領域具有難以估量的應用前景。GMM自上世紀80年代開始投入西方市場,歷經20餘年的發展,當前GMM市場售價已較最初降低了20餘倍。隨着GMM制適成本的不斷降低和應用領域的不斷擴大,市場需求有愈發強勁之勢。由於超磁致伸縮材料,在磁場作用下長度發生變化,發生位移而做功;在交變磁場作用下,發生反覆伸張與縮短,從而產生振動或聲波,將電磁能(或電磁信號)轉換成機械能或聲能(或機械位移信息,或聲信息),相反也可以將機械能(或機械位移與信息)轉換成電磁能(或電磁信息),這樣可以製成功率電-聲換能器、電-機換能器、驅動器、傳感器和電子器件等。迄今已有1000多種GMM器件問世,應用面涉及航空航天、國防軍工、電子、機械、石油、紡織、農業等諸多領域,大大促進了相關產業的技術進步。例如大功率GMM換能器用於油井處理,可降低石油粘度,改善流動特性,大大提高石油產量。[1]