《纳米功能材料》第四章 纳米磁功能材料.pptx

?纳米功能材料?第四章 纳米磁功能材料
Nanostructured Magnetic Materials纳 米 结 构 磁 性 材 料
Particle diameter D
Ds
Dp
0
S-D
M-D
Hci
SP
Unstable
M-D = Multi-domain 多畴
S-D = Single domain 单畴
SP = superparamagnetism 超顺磁性
Variation of intrinsic coercivity Hci with particle size
内禀矫顽力与颗粒尺寸的关系
Size effect 尺寸效应
Hci = g - h/D3/2
Hci = 2K/Ms
D - size; g, h - constants;
K - anisotropy constant;
Ms - magnetization
Volume effect 体积效应
E = KV
E - energy barrier;
V - volume of each particle
Surface effect 外表效应
磁性材料开展简史
中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料〔如磁铁矿〕的记载。11世纪就创造了制造人工永磁材料的方法。1086年?梦溪笔谈?记载了指南针的制作和使用。
近代，电力工业的开展促进了金属磁性材料──硅钢片〔Si-Fe合金〕的研制。
19世纪，从碳钢开展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。
20世纪40年代，软磁金属材料从片状改为丝状再改为粉状，仍满足不了通信技术开展对频率扩展的要求。、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。
50年代初，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯所取代，后者在60～70年代对计算机的开展起过重要作用。
50年代初，发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件，如作为压磁材料用于声纳技术，后来又出现了强压磁性的稀土合金。
非晶态〔无定形〕磁性材料是近代磁学研究的成果，在创造快速淬火技术后，1967年解决了制带工艺，正向实用化过渡。
磁性是物质的根本属性
地球就是一块巨大的磁铁，它的N极在地理的南极附近，而S极在地理的北极附近
地球磁场
司南利用天然磁石琢磨而成, 像一把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，停下后长柄就指向南方
司南〔战国时期〕
磁性是物质的根本属性
磁滞回线
外磁场 H 变化一周时，磁感应强度 B 或磁化强度 M 随之而变化的闭合曲线。是表达材料的磁性能的重要曲线。
磁滞损耗：当铁磁质在交变磁场作用下，由于磁滞效应，反复磁化导致磁体发热而散失热量，这种能量损失称为磁滞损耗。
B－H图中磁滞回线所包围的“面积〞代表一个循环过程的磁滞损耗；
磁滞回线越“胖〞，损耗越大；
磁滞回线越“瘦〞，损耗越小 。
居里温度Tc：一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，称为居里温度。在Tc以上，由于原子剧烈热运动，原子磁矩排列是混乱无序的，不表达磁性；在Tc以下，原子磁矩有序排列，产生自发磁化，物体表达磁性。