Designing Multifunctional Multiferroic Composites for Advanced Electronic Applications
Projetando Compósitos Multiferroicos Multifuncionais para Aplicações Avançadas em Eletrônica
Autores:
- Amar S. Bhalla – UTSA / USA
- Gustavo Sanguino Dias* – UEM
- Ivair Aparecido dos Santos* – UEM
- Júlio Cesar Agreira Pastoril – UEM
- Lilian Nunes Pereira – UEM
- Luiz Fernando Cótica* – UEM
- Ruyan Guo – UTSA / USA
* Pesquisadores do NAPI EZC
Received: 25 de abril de
Accepted:
Published: 09 de junho de 2024
DOI: https://doi.org/10.3390/electronics13122266
Abstract
This paper presents a novel approach for the fabrication of magnetoelectric composites aimed at enhancing cross-coupling between electrical and magnetic phases for potential applications in intelligent sensors and electronic components. Unlike previous methodologies known for their complexity and expense, our method offers a simple and cost-effective assembly process conducted at room temperature, preserving the original properties of the components and avoiding undesired phases. The composites, composed of PZT fibers, cobalt (CoFe22O44), and a polymeric resin, demonstrate the uniform distribution of PZT-5A fibers within the cobalt matrix, as demonstrated by scanning electron microscopy. Detailed morphological analyses reveal the interface characteristics crucial for determining overall performance. Dielectric measurements indicate stable behaviors, particularly when PZT-5A fibers are properly poled, showcasing potential applications in sensors or medical devices. Furthermore, H-dependence studies illustrate strong magnetoelectric interactions, suggesting promising avenues for enhancing coupling efficiency. Overall, this study lays the basic work for future optimization of composite composition and exploration of its long-term stability, offering valuable insights into the potential applications of magnetoelectric composites in various technological domains.
Resumo
Este artigo apresenta uma nova abordagem para a fabricação de compósitos magnetoelétricos que visa melhorar o acoplamento entre as fases elétricas e magnéticas para potenciais aplicações em sensores inteligentes e componentes eletrônicos. Ao contrário das metodologias anteriormente conhecidas pela sua complexidade e custo, o nosso método oferece um processo de montagem simples e econômico, realizado à temperatura ambiente, que preserva as propriedades originais dos componentes do compósito e evita a formação de fases indesejadas. Os compósitos, compostos por fibras de PZT, ferrita de cobalto (CoFe2O4) e uma resina polimérica, apresentam uma distribuição uniforme das fibras de PZT-5A dentro da matriz de cobalto, conforme demonstrado por microscopia eletrônica de varredura. Análises morfológicas detalhadas revelam as características cruciais da interface para determinar o desempenho geral. Medições dielétricas indicam comportamentos estáveis, especialmente quando as fibras PZT-5A são polarizadas adequadamente, indicando potenciais aplicações em sensores ou dispositivos médicos. Além disso, estudos da dependência com H (campo magnético) ilustram fortes interações magnetoelétricas, sugerindo caminhos promissores para aumentar a eficiência do acoplamento. No geral, este estudo apresenta o trabalho básico para a otimização futura das composições dos compósitos e para a exploração de sua estabilidade a longo prazo, oferecendo informações valiosas sobre as potenciais aplicações de compósitos magnetoelétricos em vários domínios tecnológicos.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
