磁性材料應(yīng)用與進(jìn)展

磁性材料應(yīng)用與進(jìn)展龐麗麗(萍鄉(xiāng)學(xué)院，13級無機(jī)非金屬材料1班，學(xué)號13461025)摘要磁性材料廣泛的用在我們的生活之中，特別在節(jié)約能源方面的應(yīng)用。新型的納米結(jié)構(gòu)自旋電子學(xué)材料已是磁性材料領(lǐng)域中的傳奇。關(guān)鍵詞磁性材料、自選電子學(xué)、永磁、軟磁。Abstract:Magnetic

materials

are

widely

used

in

our

lives,

particularly

in

the

application

of

energy

conservation.Structure

of

new

Nano-spintronics

material

is

legendary

in

the

field

of

magnetic

materials.Keywords:Magneticmaterials.Spinelectronics.Permanentmagnet.Softmagnetic.1引言磁性材料，通常所說的磁性材料是指強磁性物質(zhì)，是古老而用途十分廣泛的功能材料。而物質(zhì)的磁性早在3000年以前就被人們所認(rèn)識和應(yīng)用，例如中國古代用天然磁鐵作為指南針。現(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲器使用的磁光盤，計算機(jī)用磁記錄軟盤等。而通常認(rèn)為，磁性材料是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來講軟磁性材料剩磁較小，硬磁性材料剩磁較大。20世紀(jì)80年代在(Fe/Cr/Fe)n納米多層膜中發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng),其物理本質(zhì)是薄膜厚度小于自旋擴(kuò)散長度,因此電子在輸運過程中將保持自旋方向,通過外磁場可以改變自旋方向,從而改變電阻值,這發(fā)現(xiàn)開拓了在電子輸運過程中通過調(diào)控自旋,顯示與利用自旋特性的新領(lǐng)域,從而產(chǎn)生重要的自旋電子學(xué)新學(xué)科,利用調(diào)控自旋的特性,首先制備成高靈敏度的磁盤讀出磁頭,使磁盤的記錄密度提高千倍,至今保持著信息存儲的主流地位,其產(chǎn)值超過300億美元,此外各種利用磁電阻效應(yīng)的新穎傳感器脫穎而出,其應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。與微電子技術(shù)相結(jié)合,目前已研發(fā)成磁隨機(jī)儲存器,MRAM,不同類型的MRAM如STT-MRAM;MeRAM等可統(tǒng)稱為自旋芯片，自旋芯片屬于核心高端芯片,是科技關(guān)鍵核心技術(shù),可軍民兩用,具有高達(dá)上千億美元的巨大市場前景,有可能成為后摩爾時代的主流芯片。[1]2磁性材料-分類[2]磁性材料具有磁有序的強磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有\(zhòng)o"磁致伸縮材料"磁致伸縮材料、\o"磁記錄材料"磁記錄材料、\o"磁電阻材料"磁電阻材料、\o"磁泡材料"磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及\o"磁性薄膜材料"磁性薄膜材料等，反應(yīng)磁性材料基本磁性能的有磁化曲線、磁滯回線和磁損耗等。2.1永磁材料

一經(jīng)外磁場磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對這類材料的要求是剩余磁感應(yīng)強度Br高，矯頑力BHC(即抗退磁能力)強，磁能積(BH)(即給空間提供的磁場能量)大。相對于軟磁材料而言,它亦稱為硬磁材料。永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚聲器、話筒、電表、按鍵、電機(jī)、\o"繼電器"繼電器、\o"傳感器"傳感器、開關(guān)等。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：\o"磁控管"磁控管和\o"行波管"行波管等\o"微波電子管"微波電子管、\o"顯像管"顯像管、\o"鈦泵"鈦泵、\o"微波鐵氧體器件"微波鐵氧體器件、磁阻器件、\o"霍爾器件"霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、\o"磁力分離"磁力分離器、磁性吸盤、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、\o"磁麻"磁麻醉等。2.2軟磁材料它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對這類材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強度，同時磁滯回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好,但飽和磁感應(yīng)強度Bs則越大越好。軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于\o"磁性天線"磁性天線、\o"電感器"電感器、\o"變壓器"變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場探頭、磁性基片、磁場屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤、磁敏元件(如磁熱材料作開關(guān))等。2.3矩磁材料主要用作信息記錄、無接點開關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點是磁滯回線呈矩形。2.4旋磁材料具有獨特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、\o"相移器"相移器、調(diào)制器、開關(guān)、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見\o"微波鐵氧體器件"微波鐵氧體器件）。2.5壓磁材料5展望自旋電子學(xué)器件涉及到電子的自旋極化，極化自旋注入到半導(dǎo)體材料，極化自旋的輸運與控制以及極化自旋的檢測，是磁與半導(dǎo)體的有機(jī)結(jié)合，自旋電子學(xué)已成為一門頗受青睞的新學(xué)科。磁性材料是古老而年青的重要功能材料．磁性材料的應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)、國防工程等各個領(lǐng)域中。磁性材料發(fā)展的總趨勢將由3d趔渡族合金、化合物向3d一4f，4d，5f．．·多元合金、化合物物方向發(fā)展；由無機(jī)向有機(jī)方向發(fā)展；由三維向低維方向發(fā)展。納米磁性材料將成為重要的性功能材料，自旋電子學(xué)將成為納(米)電子學(xué)要分支。[5]磁性半導(dǎo)體材料和磁敏材料和器件可以應(yīng)用于遙感、遙則技術(shù)和機(jī)器人。人們正在研究新的非晶態(tài)和稀土磁性材料（如FeNa合金）。磁性液體已進(jìn)入實用階段。某些新的物理和化學(xué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)（如拓?fù)湫?yīng)）也給新材料的研制和應(yīng)用（如磁聲和磁熱效應(yīng)的應(yīng)用）提供了條件。參考資料[1]都有為，磁性材料進(jìn)展概覽\o"《功能材料》"《功能材料》,

2014(10):1-4[2]胡雙鋒黃尚宇周玲呂書林期刊論文\o"磁學(xué)的發(fā)展與重要磁性材料的應(yīng)用"磁學(xué)的發(fā)展與重要磁性材料的應(yīng)用-稀有金屬材料與工程-200736(z3)[3]余聲明磁性技術(shù)在現(xiàn)代能源中的應(yīng)用\o"中國西部磁性材料論壇"中國西部磁性材料論壇,

2002:1-4[4]畢見強，孫康寧，尹衍升磁性材料的研究和發(fā)展趨勢