В работе проведены результаты теоретического моделирования магнитоэлектрического эффекта в слоистых магнитострикционно-пьезоэлектрических структурах с учетом изгибных деформаций. Рассмотрена точно решаемая модель для симметричных и асимметричных структур. Получены явные выражения для магнитоэлектрических коэффициентов с учетом изгибных деформаций двухслойных структур через материальные параметры компонентов структуры для продольной и поперечной ориентаций электрического и магнитных полей. Показано, что график зависимости магнитоэлектрических коэффициентов двухслойной магнитострикционно-пьезоэлектрической структуры от отношения толщин слоев имеет два максимума и минимум при приблизительно равных толщинах магнитострикционной и пьезоэлектрической компонент. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с данными измерений для двухслойных структур на основе феррита кобальта и цирконата-титаната свинца.
Theoretical modeling results are presented in this paper for magnetoelectric coupling in layered magnetostrictive-piezoelectric structures taking into account the flexural deformations. An exactly solvable model of magnetoelectric effect in symmetric and asymmetric structures is discussed. Explicit expressions for magnetoelectric coefficients in terms of material parameters of composite components are derived to take into account the flexural deformations of magnetostrictive-piezoelectric bilayers. The magnetostrictive and piezoelectric layer thickness ratio dependence is shown to have two peaks and a minimum at approximately equal thicknesses of layers. The theoretical estimates satisfactorily agree with experimental data for cobalt ferrite- lead zirconate titanate bilayer.
1. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле / Янг Д.X., Уивер У. - М. : Машиностроение, 1985. – 472 с.
2. Bichurin M.I. Modeling of magnetoelectric effect in ferromagnetic/piezoelectric multilayer composites / Petrov V.M. and Srinivasan G. // Ferroelectrics, 2002, V. 280. – P. 165–175.
3. Bichurin M.I. Theory of low-frequency magnetoelectric effects in ferromagnetic-ferroelectric layered composites / Petrov V.M. and Srinivasan G. // Journal of Applied Physics, 2002, V. 92, № 12. – P. 7681–7683.
4. Bichurin M.I. Theory of low-frequency magnetoelectric coupling in magnetostrictive-piezoelectric bilayers / Petrov V.M. and Srinivasan G. // Physical Review B, 2003, V. 68, № 5. – P. 054402 (1-13).
5. Magnetoelectricity in Composites / Ed. M. Bichurin and D. Viehland. – Pan Stanford Publishing, 2011. – 286 р.
6. Petrov V.M. Theory of magnetoelectric effect for bending modes in magnetostrictive- piezoelectric bilayers / Srinivasan G., Bichurin M.I. // Journal of Applied Physics, 2009, V. 105, № 6. – Article ID 063911.
7. Petrov V.M. Flexural deformation and bending mode of magnetoelectric nanobilayer / Bichurin M.I., Zibtsev V.V. // Journal of Applied Physics, 2009, V. 106, № 11. – Article ID 113901.