柔性磁电复合低频机械天线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性磁电复合低频机械天线及其制备方法，其中，所述方法包括：(1)将铁磁粉和/或永磁粉、高分子材料和添加剂混合，以便得到磁性软体材料；(2)利用脉冲磁场将磁性软体材料进行磁化，以便得到磁化后材料；(3)使磁化后材料呈薄膜状，并利用外加磁场使其具有定向磁畴；(4)将步骤(3)得到的材料进行固化，以便得到软体磁性薄膜；(5)将软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，以便得到柔性磁电复合低频机械天线。由此，采用该方法制得的低频机械天线既具有传统压电谐振式机械天线小型化、轻量化、低功耗等优点，同时又具有较高的辐射强度。强度。强度。

【技术实现步骤摘要】
柔性磁电复合低频机械天线及其制备方法


[0001]本专利技术属于机械天线
，具体涉及一种柔性磁电复合低频机械天线及其制备方法。

技术介绍

[0002]机械天线是一种用于产生甚低频以及更低频率电磁波的小型化、轻量化、低功耗低频发射天线，其产生的这种电磁波具有传播距离远、抗电磁脉冲干扰能力强等特点，在通信、勘测等领域具有重要意义。但传统的低频电磁波发生装置具有体积庞大、维护成本高昂、难以移动等特点。研究小型化、轻量化、低功耗的低频机械天线有望解决这些问题。已有的机械天线技术有驻极体式机械天线、永磁体式机械天线、压电谐振式机械天线等。其中压电谐振式机械天线常利用压电材料与磁致伸缩材料结合的方式制作一种具有磁电效应的磁电异质结构，用于产生电磁波。但由于磁致伸缩材料相对于NdFeB等永磁体来说能产生的磁场强度较弱，因此产生的辐射强度较低。受制于材料加工工艺，已有压电材料较难制作大尺寸的机械天线，限制了通过增大体积来提升辐射强度的方法。块状永磁体如NdFeB等虽然可以产生较高的磁场强度，但材料本身硬度及刚度较高，难以加工成为可以与压电膜材料紧密结合并且谐振稳定的永磁膜结构。因此，基于NdFeB的小型片层式柔性机械天线未见文献报道，这也使得压电谐振式机械天线的辐射强度难以提升。
[0003]因此，现有的压电谐振式机械天线有待改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种柔性磁电复合低频机械天线及其制备方法，采用该方法制得的柔性磁电复合低频机械天线既具有传统压电谐振式机械天线小型化、轻量化、低功耗等优点，同时又具有较高的辐射强度。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备柔性磁电复合低频机械天线的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0006](1)将铁磁粉和/或永磁粉、高分子材料和添加剂混合，以便得到磁性软体材料；
[0007](2)利用脉冲磁场将所述磁性软体材料进行磁化，以便得到磁化后材料；
[0008](3)使所述磁化后材料呈薄膜状，并利用外加磁场使其具有定向磁畴；
[0009](4)将步骤(3)得到的材料进行固化，以便得到软体磁性薄膜；
[0010](5)将所述软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，以便得到柔性磁电复合低频机械天线。
[0011]根据本专利技术实施例的制备柔性磁电复合低频机械天线的方法，通过将铁磁粉和/或永磁粉、高分子材料和添加剂混合，其中，高分子材料可以提高机械天线的柔性，并且还起到粘合剂的作用，将铁磁粉和/或永磁粉结合在一起，同时，加入添加剂有利于后续进行固化，混合均匀后可得到磁性软体材料，再利用脉冲磁场将磁性软体材料进行磁化，然后使
磁化后材料具有适当的薄膜形状，以方便后续与压电膜材料进行耦合，并利用外加磁场使其具有定向磁畴，接着对得到的材料进行固化，使此前具有一定流动性的磁性材料固化为软体磁性薄膜，同时也可以使其磁畴方向得到固定，最后将软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，即可得到低频机械天线。本申请制备了一种柔性良好的软体磁性薄膜，并将其与压电膜材料相互耦合。当通过驱动压电膜材料发射低频电磁波时，由于软体磁性薄膜的机械强度低，与压电膜材料复合之后，可以降低整体的谐振频率，从而提升压电谐振式机械天线可以产生的辐射强度。综上，采用本申请的方法制得的柔性磁电复合低频机械天线既具有传统压电谐振式机械天线小型化、轻量化、低功耗等优点，同时又具有较高的辐射强度。
[0012]另外，根据本专利技术上述实施例的制备低频机械天线的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，基于100质量份的所述磁性软体材料，所述铁磁粉和/或永磁粉、所述高分子材料和所述添加剂的质量比为(60～70)：(30～35)：(2.8～3.5)。由此，制得的柔性磁电复合低频机械天线既具有传统压电谐振式机械天线小型化、轻量化、低功耗等优点，同时又具有较高的辐射强度。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述永磁粉包括NdFeB，所述铁磁粉包括Fe3O4和Fe
x
Co3‑
x
O4中的至少之一，其中x取值为1或2。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述高分子材料包括硅胶树脂和聚丙烯酸中的至少之一。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述添加剂为聚二甲基硅氧烷或者聚二甲基硅氧烷与二氧化硅粉末的混合物。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述聚二甲基硅氧烷与二氧化硅粉末的混合物中，聚二甲基硅氧烷与二氧化硅粉末的质量比为(1～1.3)：(1.8～2.2)。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脉冲磁场的磁场强度为2.5～3.5T。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，采用3D打印、涂覆或者使用模具的方式使所述磁化后材料呈薄膜状。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述固化的温度为120～130℃，时间为60～80min。由此，制得的柔性磁电复合低频机械天线既具有传统压电谐振式机械天线小型化、轻量化、低功耗等优点，同时又具有较高的辐射强度。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(5)中，所述压电膜材料为压电纤维片。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，在步骤(5)中，所述耦合的方式为粘接。
[0023]在本专利技术的第二个方面，本专利技术又提出了一种制备柔性磁电复合低频机械天线的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0024](a)将磁致伸缩材料、高分子材料和添加剂混合，以便得到磁性软体材料；
[0025](b)使所述磁性软体材料呈薄膜状，并利用外加磁场使其具有定向磁畴；
[0026](c)将步骤(b)得到的材料进行固化，以便得到软体磁性薄膜；
[0027](d)将所述软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，以便得到柔性磁电复合低频机械天线。
[0028]根据本专利技术实施例的柔性磁电复合制备低频机械天线的方法，通过将磁致伸缩材料、高分子材料和添加剂混合，其中，高分子材料可以提高机械天线的柔性，并且还起到粘
合剂的作用，将磁致伸缩材料结合在一起，同时，加入添加剂有利于后续进行固化，混合均匀后可得到磁性软体材料，然后使磁性软体材料具有适当的薄膜形状，以方便后续与压电膜材料进行耦合，并利用外加磁场使其具有定向磁畴，接着对得到的材料进行固化，使此前具有一定流动性的磁性材料固化为软体磁性薄膜，同时也可以使其磁畴方向得到固定，最后将软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，即可得到低频机械天线。本申请制备了一种柔性良好的软体磁性薄膜，并将其与压电膜材料相互耦合。当通过驱动压电膜材料发射低频电磁波时，由于软体磁性薄膜的机械强度低，与压电膜材料复合之后，可以降低整体的谐振频率，从而提升压电谐振式机械天线可以产生的辐射强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备柔性磁电复合低频机械天线的方法，其特征在于，包括：(1)将铁磁粉和/或永磁粉、高分子材料和添加剂混合，以便得到磁性软体材料；(2)利用脉冲磁场将所述磁性软体材料进行磁化，以便得到磁化后材料；(3)使所述磁化后材料呈薄膜状，并利用外加磁场使其具有定向磁畴；(4)将步骤(3)得到的材料进行固化，以便得到软体磁性薄膜；(5)将所述软体磁性薄膜与压电膜材料进行耦合，以便得到柔性磁电复合低频机械天线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，基于100质量份的所述磁性软体材料，所述铁磁粉和/或永磁粉、所述高分子材料和所述添加剂的质量比为(60～70)：(30～35)：(2.8～3.5)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述永磁粉包括NdFeB，所述铁磁粉包括Fe3O4和Fe
x
Co3‑
x
O4中的至少之一，其中x取值为1或2。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述高分子材料包括硅胶树脂和聚丙烯酸中的至少之一；任选地，在步骤(1)中，所述添加剂为聚二甲基硅氧烷或者聚二甲基硅氧烷与二氧化硅粉末的混合物；任选地，所述聚二甲基硅氧烷与二氧化硅粉末的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧浠凝，李庆昂，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：