精細化工之磁性材料

精細化工----磁性材料精細化工之磁性材料我國對精細化工產(chǎn)品的分類（1986年由化工部制定）(1)農(nóng)藥；(2)染料；(3)涂料(包括油漆和油墨)；(4)顏料；(5)試劑和高純物；(6)磁性材料等能接受電磁波的化學品；(7)食品和飼料添加劑；(8)粘合劑；(9)催化劑和各種助劑；(10)化學藥品(原料藥)和日用化學品；(11)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。磁學是一門即古老又年輕的學科司南（戰(zhàn)國時期）司南利用天然磁石琢磨而成,樣子像一把勺，重心位于底部正中，底盤光滑，四周刻有二十四向，使用時把長勺放在底盤上，用手輕撥，停下后長柄就指向南方。司南指南車指南魚“若遇天景噎（陰暗）霾，夜色瞑黑，又不能辨方向……出指南車或指南魚，以辨所向……魚法，用薄鐵葉剪裁，長二寸闊五分，首尾銳如魚形，置炭中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之。用時置水碗于無風處，平放魚在水面令浮，其首常南向午也”。北宋曾公亮與丁度編撰的《武經(jīng)總要》（1044年）關(guān)于指南針的應(yīng)用和制作方法的記載“舟師識地理，夜者觀星，晝者觀日。陰晦觀指南針。”北宋人朱或《萍洲可談》指南針為什么不叫指北針？？磁性與磁性材料發(fā)展史

指南針司馬遷《史記》描述黃帝作戰(zhàn)用1086年宋朝沈括《夢溪筆談》指南針的制造方法等1119年宋朝朱或《萍洲可談》羅盤用于航海的記載

磁石最早的著作《DeMagnete》W.Gibert18世紀奧斯特電流產(chǎn)生磁場

法拉弟效應(yīng)在磁場中運動導(dǎo)體產(chǎn)生電流

安培定律構(gòu)成電磁學的基礎(chǔ),

電動機、發(fā)電機等開創(chuàng)現(xiàn)代電氣工業(yè)

1907年P(guān).Weiss的磁疇和分子場假設(shè)1919年巴克豪森效應(yīng)1928年海森堡模型，用量子力學解釋分子場起源1931年Bitter在顯微鏡下直接觀察到磁疇1933年加藤與武井發(fā)現(xiàn)含Co的永磁鐵氧體

1935年荷蘭Snoek發(fā)明軟磁鐵氧體1935年Landau和Lifshitz考慮退磁場，理論上預(yù)言

了磁疇結(jié)構(gòu)1946年Bioembergen發(fā)現(xiàn)NMR效應(yīng)1948年Neel建立亞鐵磁理論1954-1957年RKKY相互作用的建立1958年M?ssbauer效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)1964年Kondoeffect近藤效應(yīng)1965年Mader和Nowick制備了CoP鐵磁非晶態(tài)合金1970年SmCo5稀土永磁材料的發(fā)現(xiàn)1984年NdFeB稀土永磁材料的發(fā)現(xiàn)Sagawa(佐川)1986年高溫超導(dǎo)體，Bednortz-muller1988年巨磁電阻GMR的發(fā)現(xiàn),M.N.Baibich1994年CMR龐磁電阻的發(fā)現(xiàn)，Jin等La1-xCaxMnO31995年隧道磁電阻TMR的發(fā)現(xiàn),T.Miyazaki

磁學內(nèi)容是不斷與諾貝爾獎得主結(jié)緣的學科

從1902年度的塞曼(P.Zeeman)洛論茨(H.A.Lorentz)到后來的居里夫婦(P.CurieandM.Curie)，愛因斯坦(A.Einstein)，玻爾(N.H.D.Bohr)，海森堡(W.K.Heisenberg)，斯特恩(O.Stern)，拉比(I.I.Rabi)，泡利(W.Pauli)，布洛赫(F.Bloch)，鉑塞爾(E.M.Purcell)，庫什(P.Kusch)，穆斯堡爾(R.L.M?ssbauer)，朗道(L.D.Landau)，阿爾芬(H.O.G.Alfven)，奈爾(L.E.F.Neel)，范費萊克(J.H.VanVleck)，莫特(Sir.N.F.Mott)，菲利浦.安德遜(P.W.Anderson)，克里福德.沙爾(C.G.Shull)，伯特倫.N.布洛克豪斯(B.N.Brouhouse)，崔琦（DanielCheeTsui），羅伯特.勞克林（RobetLauclin），霍斯特.施特默（HosterStermou），直到2003年度關(guān)于核磁共振成像成就的得主勞特伯（PaulC.Lauterbur），曼施費爾德(PeterMansfield)，阿爾貝·費爾，彼得·格林貝格爾現(xiàn)代磁學與其他學科的交叉軟磁材料例如對于變壓器，在線圈中加入磁芯后，將磁通限制在低磁阻的磁芯內(nèi)，用較小激勵電流，產(chǎn)生比沒有磁芯時大得多的磁通，這就大大減少了電磁元件的體積。因此，加磁芯的基本目的是為鏈合或耦合兩個或多個磁單元的磁通，提供容易通過的路徑，將磁源和磁“負載”連接起來，作為磁通“匯流條”，同時減少磁元件的體積。共模電感鐵芯

磁放大器鐵芯

漏電保護開關(guān)互感器鐵芯

大功率開關(guān)變壓器鐵芯

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磁帶

磁盤

磁卡磁記錄媒體的分類：

磁帶結(jié)構(gòu)圖示

磁記錄介質(zhì)磁頭磁盤結(jié)構(gòu)4.4MbyteIBMRAMAC19552kbits/in250x24”diadisks

80Gbyte

SeagateUseries2001

32.6Gbits/in2

2x3.5”glassdisks1996年數(shù)字式Video磁盤的商品化。1998年，美國IBM開始采用GMR磁頭量產(chǎn)3.5英寸臺式電腦硬盤，東芝也開始供應(yīng)配備該磁頭的2.5英寸筆記本電腦硬盤樣品。當時的面記錄密度約為3Gbit/平方英寸2004年東芝垂直磁記錄微硬盤（MK4007GAL，133GBit/in2)2005年希捷垂直磁記錄硬盤商業(yè)化（130GBit/in2)磁彈性材料磁性材料在磁場的作用下形狀發(fā)生改變，具體表現(xiàn)可為長度上的伸長或縮短，體積上的膨脹和收縮磁彈性材料應(yīng)用模型GMR磁頭不僅在厚度上，而且在長度上

都在100納米以內(nèi)磁電阻材料磁性材料的電阻在磁場的作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象Magnetoresistance(MR)磁制冷材料磁制冷是一種以磁性材料為工質(zhì)的制冷技術(shù)，基本原理是借助磁制冷材料的磁熱效應(yīng)（magnetocaloriceffect）即磁制冷材料等溫磁化時向外界放出熱量，而等溫退磁時從外界吸取熱量，以達到制冷目的

環(huán)境友好：無環(huán)境污染和破壞高效節(jié)能:卡諾循環(huán)效率可達到60~70％穩(wěn)定可靠磁流體磁流體又稱磁性液體或鐵流體。是一種對磁場敏感可流動的液體磁性材料。它是將摻入到載液中的鐵磁性微粒（＜10nm）用分散劑均勻地分散，使成為某種具有流動性的懸浮狀的膠態(tài)液體。這種液體具有在通常離心力和磁場作用下即不沉降和凝集又能使其本身承受磁性可以被磁鐵所吸引的特性。用納米金屬及合金粉末生產(chǎn)的磁流體性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于密封減震、醫(yī)療器械、聲音調(diào)節(jié)、光顯示等領(lǐng)域。

宇航員頭盔的密封是納米磁性材料的

最早重要應(yīng)用之一-磁性液體許多生物體內(nèi)就有天然的納米磁性粒子，如磁性細菌，鴿子，海豚，石鱉，蜜蜂，人的大腦等生物磁性1975年即發(fā)現(xiàn)在磁性細菌體內(nèi)有一排磁性納米粒子磁性納米粒子具有導(dǎo)航作用蜜蜂腹部的磁性納米顆粒，G代表磁性顆粒。對地磁場的準確定位，判斷磁偏角和磁傾角石鱉齒舌中含有大量一維納米磁性絲一維納米絲的絲由許多磁性柱構(gòu)成，柱內(nèi)是單疇粒子的集合。其生物功能未必只是加強齒舌的耐磨性。磁性材料的應(yīng)用電磁爐

電磁爐的內(nèi)部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產(chǎn)生磁場。這一隨時間變化的磁場導(dǎo)致在金屬煲內(nèi)產(chǎn)生一感應(yīng)電場。金屬煲內(nèi)的電子受電場影響進行運動。由于有電阻，電子運動時會放出大量熱能，這些熱能便可用作煮食。

金屬煲的電阻必須足夠大，才能產(chǎn)生足夠的熱量，所以一般只能選用鐵和不不銹鋼煲，銅煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。

特點：

直接發(fā)熱，熱效率高達90%

爐面無明火，無煙無廢氣電磁火力強勁，安全可靠磁懸浮列車

上海磁懸浮列車平均時速300公里/小時，最高時速430公里/小時

磁懸浮列車是運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)，使磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使列車完全脫離軌道而懸浮行駛，成為“無輪”列車。

磁懸浮列車也有兩種相應(yīng)的形式：一種是電磁型，也稱吸力型、常導(dǎo)型。另一種是電動型，也稱斥力型、超導(dǎo)型。磁懸浮列車原理

兩種磁懸浮列車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖：(a)電磁型；(b)電動型

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隱身飛機

F117隱形戰(zhàn)斗機

為了躲避敵方雷達的監(jiān)測，在飛機表面涂一層特殊的磁性材料－吸波材料，它可以吸收雷達發(fā)射的電磁波，使得雷達電磁波很