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纳米磁性功能复合材料 　　纳米磁性功能复合材料 　　摘要:磁性功能材料一直是国民经济和军事领域的重要基础材料。早在 1930年, Fe3O4 微 　　粒就被用来做成磁带;此后, Fe3O4粉末和粘合剂结合在一起被制成涂布型磁带;后来,又采 用化学共沉淀工艺制成纳米 Fe3O4磁性胶体, 用来观察磁畴结构。 20世纪 60年代磁性液体的 诞生亦与此有着密切的关系。如今,磁性功能材料广泛的应用于通信、自动控制、电信和家用 电器等领域,在信息存储、处理和传输中已经成为不可缺少的组成部分,尤其在微机、大型计 算机中的应用具有重要地位。 面对纳米科技的发展浪潮, 磁性材料无论在研究领域还是在应用 领域,都已取得了长足的进步。在磁性材料方面,量子理论的发展与磁性材料的结合,使得磁 性材料的发展进入材料设计阶段。 　　正文: 　　纳米磁性功能复合材料 　　一、 纳米磁性功能复合材料的定义。 　　1、磁性复合材料:以高分子材料为基体与磁性功能体复合而成的一类功能材料。 　　常用的磁性材料主要有铁磁性的软磁材料和硬 (永) 磁材料。 软磁材料的特点是低矫顽力和高 磁导率。 硬磁材料则表现在高矫顽力和高磁能积。 除了上述磁性材料外, 尚有铁磁材料和反 (逆) 铁磁材料。 　　2、 纳米材料:尺度为 1~100nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。它 具有断裂强度高、韧性好、耐高温等特性。 　　3、纳米复合材料:分散相尺度至少有一维小于 100nm 的复合材料。 　　二、 纳米磁性微粒的磁学特性。 　　1磁畴结构 :磁畴 (Magnetic Domain) 理论是用 量 子 理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。 所谓磁畴, 是 指 磁性材料内部的一个个小区域,每个区域内部包 含 大 量原子,这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样 整 齐 排列,但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方 向 不 同,如图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴 壁 。 宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的 磁 矩 方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体的为零磁距,它也就不能吸 引 其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性 材料 被磁化以后,它才能对外显示顺 磁性 　　2超顺磁性:如果磁性材料是一单畴颗粒的集合体,对于每一个颗粒而言,由于磁性原子或离 　　子之间的交换作用很强,磁矩之间将平行取向,而且磁矩取向在由磁晶各向异性所决定的易磁 　　化方向上,但是颗粒与颗粒之间由于易磁化方向不同,磁矩的取向也就不同。现在,如果进一 步减小颗粒的尺寸即体积,因为总的磁晶各向异性能正比于 K1V ,热扰动能正比于 kT (K1是 磁晶各向异性常数, V 是颗粒体积, k 是玻尔兹曼常数, T 是样品的绝对温度) ,颗粒体积减小 到某一数值时,热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当,这样,颗粒内的磁矩方向就可能随着 时间的推移,整体保持平行地在一个易磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。从单畴颗 粒集合体看,不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向,这种磁性的特点和正常顺磁性的情 况很相似,但是也不尽相同。因为在正常顺磁体中,每个原子或离子的磁矩只有几个玻尔磁子, 但是对于直径 5nm 的特定球形颗粒集合体而言,每个颗粒可能包含了 5000个以上的原子,颗 粒的总磁矩有可能大于 10000个玻尔磁子。所以把单畴颗粒集合体的这种磁性称为超顺磁性。 　　3矫顽力:一个表示磁化强度变化困难程度的量。 　　4居里温度:居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时 该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时 , 该物质成为顺 磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为 10的负 6次方。 　　5磁化率:表征磁介质属性的物理量。常用符号 cm 表示,等于磁化强度 M 与磁场强 度 H 之比,即 M =cmH 对于顺磁质, cm 0,对于抗磁质, cm 0,其值都很小。对于 铁磁质, cm 很大,且还与 H 有关(即 M 与 H 之间有复杂的非线性关系)。对于各向同 性磁介质, cm 是标量;对于各向磁性磁介质,磁化率是一个二阶张量。 　　在国际单位制(SI )中,磁化率 cm 是一个无量纲的纯数。 　　某一物质的磁化率可以用体积磁化率 κ 或者质量磁化率 χ来表示。 体积磁化率无量 纲参数。在 CGS 单位系统下的磁化率值是 SI 下的4π倍,即 χ(CGS ) =4πχ(SI )。 体积磁化率除以密度即为质量磁化率,亦即 χ=κ/ρ,其单位为 m^3/kg. 　　6磁化曲线: 磁化曲 线 　　是表示物质中的磁场强度 H 与 　　所感应的磁感应强度 B 或磁 化 　　强度 M 之间的关系。