Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회논문지)

The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회)
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Demonstration of Magnetoelectric Coupling Measurement at Off-Resonance and Resonance Conditions in Magnetoelectric Composites

자기전기복합체의 비공진 및 공진 상태에서의 자기전기 결합 특성 평가 방법

  • Patil, Deepak Rajaram (School of Materials Science and Engineering, Yeungnam University) ;
  • Ryu, Jungho (School of Materials Science and Engineering, Yeungnam University)
  • ;
  • 류정호 (영남대학교 신소재공학부)
  • Received : 2022.04.09
  • Accepted : 2022.04.27
  • Published : 2022.07.01
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Abstract

Magnetoelectric (ME) composites are comprised of magnetostrictive and piezoelectric phases. Lots of theoretical and experimental works have been done on ME composites in the last couple of decades. The output performance of ME composites has been enhanced by optimizing the constituent phases, interface layer, dimensions of the ME composites, different operating modes, etc. However, the detailed information about the characterization of ME coupling in ME composites is not provided yet. Therefore, in this tutorial paper, we are giving an insight into the details of measurements of ME voltage coefficient of ME composites both at off-resonance and resonance conditions. A symmetric type Gelfenol/PMN-PZT/Gelfenol ME composites were fabricated by sandwiching (011) 32-mode PMN-PZT single crystal between two Galfenol plates by epoxy bonding are used for the example of ME coupling measurement. The details about the experimental setup used for the measurement of ME voltage coefficient are provided. Furthermore, a step-by-step measurement of ME voltage coefficient using computerized program is demonstrated. We believe the present experimental measurement details can help readers to understand the concept of ME coupling and its analysis.

자기전기복합체(magnetoelectric, ME compositie)는 자왜재료와 압전재료의 결합현상을 이용하는 재료로서 지난 20여 년간 이론적, 실험적으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 자기전기복합체의 출력특성은 구성하는 소재, 계면층, 복합체의 형상, 자기장하 진동모드 등의 많은 구성요소의 최적화를 통하여 급속히 향상되고 있다. 하지만 자기전기복합체의 자기전기 결합 특성 평가는 대부분의 연구들에서 구체적인 방법을 제시하지 않아 어떻게 측정한 것인지가 불명확한 경우가 많다. 본 논문에서는 자기전기복합체의 비공진, 공진상황에서 자기전기 전압계수를 어떻게 측정할 수 있는지에 대한 자세한 방법을 소개한다. 평가를 위한 샘플로서 대칭적인 구조를 가지는 Gelfenol/PMN-PZT/Gelfenol 자기전기복합체를 제조하였다. 압전 재료로는 이방성의 (011) 32 모드의 PMN-PZT 압전 단결정과 자왜재료로는 Galfenol 합금을 사용하여 에폭시로 접착하였다. 컴퓨터 인터페이스로 자동화된 자기전기 전압특성 측정 시스템의 구성을 우선 설명하고, 자기전기 결합특성의 측정 방법을 단계별로 설명한다. 본 튜토리얼 논문에서는 자기전기결합 특성과 특성평가방법을 이해하고자 하는 연구자들에게 도움이 될 수 있는 평가방법의 원리와 절차를 제공하고자 하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 글로벌프론티어/하이브리드 인터페이스 기반 미래소재연구사업(NRF-2016M3A6B1925390)의 지원으로 수행되었습니다.

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