稀土百科 | 稀土磁致伸缩材料声学领域的应用

(1)声呐系统：目前，电磁波常被用于通讯和探测等方面。但在水下，它却因衰减过快而无法利用，于是人们利用声波及超声波讯号来进行水下通讯、探测、遥控等工作，声呐就成为潜艇的口、眼，这对材料的要求极高。早先采用的都是压电材料，但它们有以下缺点:①机电转换系数低(0. 45~0.68)，输出功率低；②响应频率高，信号在水下衰减快、传输距离小；③在数千伏的高压下工作，安全性差。自从大应变和低响应频率的REFe₂压磁材料出现以来，这些问题得到了根本解决，声呐性能大大改善，海底探测距离已达到数千公里。

除了在军事方面的应用，声呐还广泛应用于民用领域。在海洋业中，磁致伸缩材料可被开发用于海洋捕捞、海底测绘。地质上，可用于矿藏勘探、油井测探。在汽车工业中，可被用于超声邻近传感器和超声焊接。在材料领域，它被用于超声波无损探伤。在医学上，它可用做超声全息摄像、超声体外排石和心音搏脉传感器。在电器方面，日本用超磁致伸缩材料研制出小型扬声器。此外，它还可被用于激光、CD唱机的聚焦控制。

(2)声延迟线：REFe₂等化合物的弹性模量E随磁场的改变变化极大，TbFe₂，SmFe₂和Tb_0.3Dy_0.7Fe₂多晶的ΔE/E分别可达240%，214%和148%，而Ni，Fe仅分别为6%~18%和0.4%。由于E的变化，声速也随磁场发生显著改变，利用这种效应，美国人Arthur·E·Clark研制成可变延迟线。另外，利用磁致伸缩效应所产生的表面弹性波，还可做出智能滤波器。