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1、,纳米磁性材料的介绍及应用报告人日期:2019-11-2,Q柬師芤人學EAST CHINA NORMAL UNIVERSITY1磁学基础2纳米甜性材料的基本特征纳米微晶软磁材料纳米微晶永磁材料磁性纳米微粒材料,、磁学基础图32电子云分布的示意图在中间部分有蓝叠礒性现象的范围是很广泛的,从微观粒子到宏观物体,以至宇宙夭体,都具有某种程度的碱性。按照现代原子物理学的观念,物质内部的元磁性体有以下两种:(1)组成物质的基本粒子(电子、质子、中子等)都具有本征磁矩(自旋磁矩)(2)由于电子在原子内运动而产生的微观电流的磁矩(轨道磁矩)以及质子和中子在原子核内的运动所产生的磁矩当大量原子和分子集团组成宏
2、观物体时,原子内的这些元磁性体之间有各种相互作用。这些相互作用就是宏观物体的磁性起源。,、磁学基础物质的磁性1.原子的磁性(1)原子的磁性包括:电子的自旋磁矩、电子的轨道磁矩、原子核的磁矩;(2)原子核的磁矩约为核外电子磁矩的1/1000,几乎对原子磁矩无贡献;(3)凡是满电子壳层的总磁矩都为零。只有未填满电子的壳层上才有未成对的电子磁矩对原子的总磁矩做出贡献;(4)所有铁磁物质的磁矩主要由电子自旋贡献,而不是电子的轨道运动贡献。,、磁学基础2.宏观物(1)按照磁体磁化时磁化率的大小和符号,可以将磁性分为:抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性。通常所说的磁性材料就是指具有铁磁性或亚铁磁性
3、的强磁性材料,主要是Fe、C、N以及它们的合金或化合物(2)铁磁性物质的产生机理:分子场假说:铁磁体内部存在强大的“分子场”(约为107奧斯特,原子磁矩在这个分子场的作用下,克服了热运动的无序效应,自发地平行一致取向,从而表现为铁性磁畴假说;铁磁体内部的自发磁化分为若干区域,每一区域都自发磁化到饱和,但各个区堿的磁化强度方向分布紊乱,互相抵消,总的不表现宏观的磁化。,磁学基础2.宏观物体的磁性惰性气体、部分有机化合物2在外磁场的作用下,原子系统获得与外磁场反向部分金属与非金属,H2O的,矩顺磁性1有固有原子磁矩,没有相互作用稀土金属和铁族元素的盐类103-103数量级2在外磁场作用下,产生与外
4、磁场同向的磁化责度空气(2是抗磁性3除碱金属外。x与温度有关反铁磁性X在某一温度存在最大值有磁矩,直被交换相互作用过渡族元素的盐类及化合物铁磁性X1有固有矩,直接交换相互作用铁鼎体、骷晶体、体等2在很小的磁场作用下就能磁化到饱和1有磁矩,间接交换相互作用铁氧体1-103数量级密磁性与铁性相同,仅仅是铁磁性低一些但内部结构有星著区别,、磁学基础一)铁磁物质的特性常数铁磁物质的各特性常数可分为两类:一类是由铁磁物质的原子本性所决定的常数,与其结构无关,称为对结构不灵敏的特性,如居里温度、饱和磁化强度等;另一类是由磁化曲线及磁滞回线所决定的常数,与结构有密切联系,称为结构灵敏的特性,如矫顽力、剩磁、
5、碱导率、磁能积等。矫顽力:当反向磁场达到一定数值时,满足M=0或B=0,那么该磁场强度就称为矫顽力。剩磁:当外部磁场减小到0时,材料仍保留定大小的磁化强度或磁感应强度,称为剩磁导率:起始磁导率、最大磁导率。磁能积:退磁曲线上每一点B和H的乘积。,、纳米磁性材料的基本特征纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料,其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰妤处于纳米量级,例如:磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸等大致处于1-100mm量级,当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相等时,就会呈现反常的磁学与电学性质。碰单临界半径:Rcs(AK)Fe Co Ni BaM NbzFesB SmCos Sm CoiNzRc
6、(mm)8.011.421.245012540018超顺做性临界尺寸:KV=25kBIBNiD(nm)10TB(K)300,、纳米磁性材料的基本特征(一)磁单畴在纳米尺度下,磁性材料将形成单嗨结构。单嗨颗粒内不存在畴壁,不会有嗨壁位移磁化过程,只有磁畴转动磁化过程,因此磁化和退磁都较困难,图337磁畴数目随铁磁性颗粒大小的变化关系,、纳米磁性材料的基本特征一)超顺磁性铁磁性颗粒比单嗨临界尺寸更小时,热运动对粒子影响很大,在定温度下,粒子的行为类似于顺磁性,如果不加外磁场,它们将很快的失去剩磁状态,这个现象称为超顺磁性,超顺磁性的特征是矫顽力为零,其磁化曲线无磁滞现象d柘2图46恶泽在汞中的华为24的Fa控子磁化曲赣,
