多铁纳米复合纤维磁电耦合及力电、力磁性能研究

多铁磁电复合材料因其极化有序、磁化有序和磁电耦合而具有重大的科学意义和广阔的应用前景。为了得到磁电耦合性能优异的低维多铁复合材料，克服基底机械约束对多铁复合薄膜磁电耦合响应的不利影响，我们将制备取向平行的多铁纳米复合纤维，并对其磁电耦合性能及力电、力磁性能进行系统表征，对其磁电耦合系数进行预测和优化，以大幅度提高低维多铁复合材料的磁电耦合响应。在我们已成功制备出多铁纳米复合纤维的基础上，通过调节各种工艺参数，制备出尺寸均匀可控、取向一致且间距均匀的多铁磁电复合纳米纤维阵列，并将其集成到基于硅片的微结构中，对其力学性能、力电和力磁性能运用纳米压痕法和原子力显微镜进行系统表征，并运用多种多场耦合手段，观测多铁纳米纤维电致磁畴演化和磁致电畴演化，测量其磁电耦合系数，并与理论计算进行比较，对多铁纳米纤维磁电耦合响应进行优化设计，进而大幅度提高低维多铁纳米复合纤维的磁电耦合响应。

多铁磁电复合材料同时具有极化有序、磁化有序和独特的磁电耦合效应，因而具有重大的科学意义和广阔的应用前景。多铁材料的磁电耦合效应使我们能够通过外加电场来控制材料的磁化状态，或者通过外加磁场来控制材料的极化状态，从而使基于电子自旋状态的信息处理技术成为可能。多铁磁电器件的多功能化、集成化和微型化需要磁电耦合性能优异的低维多铁材料。因此，如何制备出结构优化的多铁纳米材料，并提高低维多铁复合材料的磁电耦合响应，成为多铁材料研究和应用的关键点之一。为了得到磁电耦合性能优异的低维多铁复合材料，克服基底的机械约束对多铁复合薄膜磁电耦合响应的不利影响，我们通过调整静电纺丝的工艺参数，制备出了一系列不同成分和结构的多铁复合纳米纤维。并发展了测试多铁材料磁电耦合性能的多场耦合方法，通过电致磁畴演化和磁致电畴两种方式原位观测到多铁复合块体材料的磁电耦合性能。同时测试了一系列多铁复合纳米纤维在可变磁场作用下其铁电性能的变化和电畴结构的演化和翻转，并初步测量出纳米尺度的磁电耦合系数，实验结果与理论计算结果较一致。在此基础上采用纳米压痕法和原子力显微镜技术，对多铁纳米纤维的力学性能、力电和力磁性能进行了表征。这些研究成果为新型多铁纳米材料的设计、开发和应用提供了理论依据和实验指导。相关研究工作，已在Mechanics of Materials、Nanoscale、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics等国际著名期刊发表SCI论文11篇。