果。
[0042] 图19是针对本申请专利的实施例5、实施例6及比较例4所制造的磁电复合材料 层合体单独施加磁场或机械振动或者同时施加磁场及机械振动时发生的输出电力密度的 测量结果。
[0043] 图20是针对本申请专利的实施例5、实施例6及比较例4所制造的磁电复合材料 层合体测量了由直流磁场（H d。）强度变化所导致的磁电电压系数（aj的变化的测量结果。
[0044] 图21是用来测量本申请专利的实施例9-12及比较例5所制造的磁电复合材料层 合体的能量收集特性的设备的模式图。
[0045] 图22是示出本申请专利的实施例9-12及比较例5所制造的各个磁电复合材料层 合体在交流磁场（60Hz，1.6G)下生成的交流电压波形的图形。
[0046] 图23是本申请专利的实施例9-12及比较例5所制造的各个磁电复合材料复合体 在交流磁场（60Hz，1.6G)下生成的交流电压经过整流后充电到电容器（capacitor)的电压 及电力密度的测量结果，该测量结果是改变负载电阻地测量的结果。
[0047] 图24是示出利用本申请专利的实施例9所制造的磁电复合材料复合体所生成的 交流电力经过整流后充电到电容器（capacitor)的直流电力对商用高亮度LED进行亮灯实 验的结果照片。 【【具体实施方式】】
[0048] 下面将详细说明本发明。
[0049] 本发明含压电纤维的复合体基本包括保护层、电极、压电纤维层，所述压电纤维由 单晶压电材料构成并且所述单晶的〈〇11>方向和复合体的厚度方向一致。
[0050] 进一步，优选地，所述压电纤维的长度方向和所述单晶的〈001>方向一致，据此， 可使得所述含压电纤维的复合体以极化方向与应变方向互相垂直的32模式进行操作，从 而得以实现更好的压电特性。
[0051] 作为参考，本发明中，压电纤维复合体是指具备如下结构的复合体：在由具备压电 特性的材料所构成的一个以上的压电纤维（fiber)朝一定方向排列的状态下被由高分子 等所构成的基质（matrix)围绕并得到保护，或者在将由所述朝一定方向排列的一个以上 的压电纤维所构成的层放置于中间的状态下，对由高分子等构成的保护层进行层合。
[0052] 如上所述的压电纤维复合体具有如下优点：无论是因为机械或电气等原因导致了 压电纤维发生破损，也不会对复合体的操作造成任何问题，并且包含于压电纤维复合体的 压电纤维的数量越多，所述优点就会越显著。与此相反地，包含于压电纤维复合体的压电纤 维数量越少，压电纤维层的有效面积变得越大，因此具有使得应变或输出电力更加变大的 优点。
[0053] 图1所示出的层合体是根据本发明的含压电纤维的复合体的一例，其包括：第一 保护层，其一面形成有第一电极；第二保护层，其一面形成有第二电极；及压电纤维层，其 插入于所述第一电极及第二电极之间，并且由沿着复合体的长度方向排列的一个以上的压 电纤维构成，此时，所述压电纤维由单晶压电材料构成，所述单晶的〈〇11>方向和复合体的 厚度方向一致，从而使得所述单晶的〈〇〇1>方向和复合体的长度方向一致。
[0054] 此时，优选地，构成包含于所述含压电纤维的复合体的压电纤维的单晶压电材料 具有妈钛矿（Peroveskite)结晶结构（RM03)或复合妈钛矿结构。
[0055] 而且，具备所述复合钙钛矿结构的单晶可以具备如下1)或2)的组成：
[0056] l)xPb(A 1，A 2,…，B 1，B 2,…）03+(l-x)PbTi03
[0057] 2)xPb(A 1，A 2,…，B 1，B 2,…）03+(l_x)Pb(Zr，Ti)03
[0058](但是，所述1)及2)中，1是摩尔分数，并且0〈1〈1，41，2，~是选自由211、]\%、附、 Lu、In及Sc所组成的群中的一个以上的元素，Bl, B2,…是选自由Nb、Ta、Mo及W所组成的 群中的一个以上的元素）。
[0059] 作为具备所述复合钙钛矿结构的单晶压电材料的典型例，可以举例 Pb (Mg1/3Nb2/3) 03-PbTi03 (PMN-PT)、Pb (Mg1/3Nb2/3) 03-Pb (Zr，Ti) 03 (PMN-PZT)、Pb (Zn1/3Nb2/3) 03-PbTi03(PZN_PT)等。
[0060] 更优选地，具备所述复合钙钛矿结晶结构的单晶可以由xPb(Mg1/3Nb 2/3)03-(l-x) PbTi03 (但是，所述化学式中，x 为 0〈x〈0. 33)、xPb (Zn1/3Nb2/3) 03- (1-x) PbTi03 (但是，所 述化学式中，x为0〈x〈0. 08)等之类的菱方晶弛豫型铁电体（rhombohedral relaxor ferroelectric^)构成，其在利用菱方晶弛豫型铁电体形成压电纤维时，如果以所述单晶的 〈011>方向平行于含压电纤维的复合体的厚度方向的方式将单晶的结晶方向进行取向，则 比将单晶取向成〈〇〇1>方向时具有较高的横向压电应变常数（transverse piezoelectric strain constant)及机-电親合系数（electromechanical coupl ing factor)，从而以极 化方向与应变方向互相垂直的模式（31模式或32模式）制作压电元件时，可以大幅提高压 电效果，所述压电效果将力量、冲击、振动等之类的外部应力转换成电信号或者将电输入转 换成机械输出。
[0061] 而且，所述第一电极及第二电极的材质可以不受限制地使用铜（Cu)、银（Ag)、金 (Au)、铝（A1)等之类的公知电极材料，其形状不仅可以如图1所示的如同含压电纤维的 复合体的第一电极或第二电极一样地具备整面电极的形状，而且如同具备整面电极的情 况一样，作为可实现优异的压电特性及磁电特性的电极，也可具备如图2所示的指叉电极 (interdigitated electrode, IDE)〇
[0062] 而且，优选地，所述第一保护层及第二保护层由高分子材料构成，例如，可以由聚 酰亚胺（Polyimide, PI)、聚萘二甲酸乙二醇醋（Polyethylene napthalate, PEN)、聚对苯二 甲酸乙二醇醋（Polyethylene terephthalate, PET)或聚碳酸醋（polycarbonate, PC)等构 成。
[0063] 另外，前面详细说明的本发明含压电纤维的复合体可以通过包括如下步骤的制造 方法形成：步骤（a)，在一面形成有第一电极的第一保护层的所述第一电极上接合压电单 晶层，所述压电单晶层由单晶压电材料构成并且所述单晶的〈〇11>方向和厚度方向一致， 从而使得所述单晶的〈〇〇1>方向和复合体的长度方向一致；步骤（b)，沿着长度方向切断所 述压电单晶层，形成由一个以上的压电纤维构成的压电纤维层；以及步骤（c)，将第二保护 层接合于压电纤维层上，以便使得一面形成有第二电极的第二保护层的所述第二电极与所 述压电纤维层相接；以及步骤（d)，针对所述压电纤维进行极化。
[0064] 当然，本发明含压电纤维的复合体并不是只能通过前述方法制造，尤其是压电纤 维层的形成方法除了所述方法以外还能使用如下方法：在将压电单晶层接合于保护层之前 事先切断后将各个压电纤维接合于保护层的方法，或者将通过挤压/单晶生长方式从开始 就制造成纤维形状的单晶接合于保护层的方法。
[0065] 接着，下面详细说明本发明磁电复合材料层合体。
[0066] 如图3(a)及图3(b)所示，本发明磁电复合材料层合体包括：含压电 (piezoelectric)纤维的复合体；以及磁致伸缩层，配备在所述复合体的一面或两面并且 由磁致伸缩（magnetostrictive)材料构成，所述压电纤维由单晶压电材料构成，所述单晶 的〈011>方向和所述复合体的厚度方向一致，从而使得所述单晶的〈001>方向和复合体的 长度方向一致。
[0067] 在本说明书中，磁电复合材料层合体是指具有将由两个以上的相互不同材料作为 各个层进行层合（laminate)的结构，并且呈现出磁电效应（Magnetoelectric (ME) effect) 的对象。
[0068] 所述磁电（ME)效应是指随着施加电场（electric field)而引发磁化 (magnetization)或者与此相反地通过施加磁场（magnetic field)而引发极化 (polarization)的特性，呈现所述磁电效应的材料为，诸如Cr20 3之类的单一相（single phase)物质、将具备压电特性的粒子（particulate)形态的材料与具备磁致伸缩特性粒 子（particulate)形态的的材料加以混合、或者如同本发明一样，以使得具备磁致伸缩特 性（magnetostrictivity)的材料与具备压电特性（piezoelectricity)的材料具备各种连 接结构（connectivity)的方式进行混合的复合材料等，其中，层合结构的复合材料相比于 其它种类的材料具有如下优点：压电材料与磁致伸缩材料层之间的强弹性联轴节（elastic coupling)、简单的制造工艺、高电阻、容易的极化（poling)工艺、高磁电电压系数（a腿）等 多方面的优点。
[0069] 在本发明磁电复合材料层合体中，具有压电特性的构成通过含压电纤维的复合体 实现，但是优选地，所属压电纤维复合体是前面所说明的本发明的控制单晶取向的压电纤 维复合体。
[0070] 而且，构成所述磁致伸缩层的磁致伸缩材料可以在Ni、Fe之类的强磁性金属、铁 氧体陶瓷、磁致伸缩合金、磁性形状记忆合金（magnetic shape memory alloy，MSMA)等材 料中适当地选择。
[0071 ] 作为所述铁氧体陶瓷的具体例，可以是由一般式MFe204或MFe 12019 (M是1种以上的 二价金属离子）表示的尖晶石（sp