• Smart Structures and Systems
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• 제16권4호
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• pp.579-591
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• 2015

This paper investigates a magnetoelectric (ME) vibration energy harvester that can scavenge energy in arbitrary directions in a plane as well as wide working bandwidth. In this harvester, a circular cross-section cantilever rod is adopted to extract the external vibration energy due to the capability of it's free end oscillating in arbitrary in-plane directions. And permanent magnets are fixed to the free end of the cantilever rod, causing it to experience a non-linear force as it moves with respect to stationary ME transducers and magnets. The magnetically coupled cantilever rod exhibits a nonlinear and two-mode motion, and responds to vibration over a much broader frequency range than a standard cantilever. The effects of the magnetic field distribution and the magnetic force on the harvester's voltage response are investigated with the aim to obtain the optimal vibration energy harvesting performances. A prototype harvester was fabricated and experimentally tested, and the experimental results verified that the harvester can extract energy from arbitrary in-plane directions, and had maximum bandwidth of 5.5 Hz, and output power of 0.13 mW at an acceleration of 0.6 g (with $g=9.8ms^{-2}$).

• Journal of Magnetics
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• 제16권3호
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• pp.211-215
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• 2011

The dynamic magnetostriction characteristics of an Fe-based nanocrystalline FeCuNbSiB alloy are investigated as a function of the dc bias magnetic field. The experimental results show that the piezomagnetic coefficient of FeCuNbSiB is about 2.1 times higher than that of Terfenol-D at the low dc magnetic bias $H_{dc}$ = 46 Oe. Moreover, FeCuNbSiB has a large resonant dynamic strain coefficient at quite low Hdc due to a high mechanical quality factor, which is 3-5 times greater than that of Terfenol-D at the same low $H_{dc}$. Based on such magnetostriction characteristics, we fabricate a new type of transducer with FeCuNbSiB/PZT-8/FeCuNbSiB. Its maximum resonant magnetoelectric voltage coefficient achieves ~10 V/Oe. The ME output power reaches 331.8 ${\mu}W$ at an optimum load resistance of 7 $k{\Omega}$ under 0.4 Oe ac magnetic field, which is 50 times higher than that of the previous ultrasonic-horn-substrate composite transducer and it decreases the size by nearly 86%. The performance indicate that the FeCuNbSiB/PZT-8/FeCuNbSiB transducer is promising for application in highly efficient magnetoelectric energy conversion.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.175-175
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• 2009

최근 전자 소자의 소형화 집적화에 따른 대응 방안으로 한 개의 소자에 두가지 이상의 물리적 특성을 갖는 다기능성 소재의 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 다강체는 강유전성 (ferroelectricty ), 강자성 (ferromagnetism), 강탄성 (ferroelasticity) 중에서 두 개 이상의 현상을 나타내는 재료로, 이중에서도 특히 강유전성과 강자성을 동시에 나타내는 다강체가 학계 및 산업계로부터 집중적인 관심을 받으면서 최근 이 분야 연구가 국내 외적으로 매우 활발하게 이루어지고 있다. 이는 다강체를 이용하면 기존의 강유전 현상을 이용한 메모리소자인 FRAM이나 차세대 메모리소자로 주목을 받고 있는 MRAM을 결합한 새로운 방식의 메모리소자의 탄생이 가능할 수도 있기 때문이다. 즉, 일부 다강체가 나타내는 magnetoelectric (ME) 현상을 이용하면 자기적으로 신호를 인가하여 전기신호로 데이터를 저장하거나 또는 전기적으로 신호를 인가하여 자기적으로 데이터를 저장하는 것이 가능해지기 때문이다. 이 연구에서는 다강체 특성을 가지는 $Fe/BaTiO_3$ 이중박막을 IBSD(Ion Beam Sputter Deposition)을 이용하여 (111)Pt/Ti/$SiO_2/Si$ 기판에 증착을 하여 구조적, 전기적, 자기적 특성을 토론할 것이다.