磁性材料应用与进展

磁性材料应用与进展庞丽丽(萍乡学院，13级无机非金属材料1班，学号13461025)摘要磁性材料广泛的用在我们的生活之中，特别在节约能源方面的应用。新型的纳米结构自旋电子学材料已是磁性材料领域中的传奇。关键词磁性材料、自选电子学、永磁、软磁。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，通常所说的磁性材料是指强磁性物质，是古老而用途十分广泛的功能材料。而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，例如中国古代用天然磁铁作为指南针。现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，例如将永磁材料用作马达，应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。而通常认为，磁性材料是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。20世纪80年代在(Fe/Cr/Fe)n纳米多层膜中发现了巨磁电阻效应,其物理本质是薄膜厚度小于自旋扩散长度,因此电子在输运过程中将保持自旋方向,通过外磁场可以改变自旋方向,从而改变电阻值,这发现开拓了在电子输运过程中通过调控自旋,显示与利用自旋特性的新领域,从而产生重要的自旋电子学新学科,利用调控自旋的特性,首先制备成高灵敏度的磁盘读出磁头,使磁盘的记录密度提高千倍,至今保持着信息存储的主流地位,其产值超过300亿美元,此外各种利用磁电阻效应的新颖传感器脱颖而出,其应用领域十分宽广。与微电子技术相结合,目前已研发成磁随机储存器,MRAM,不同类型的MRAM如STT-MRAM;MeRAM等可统称为自旋芯片，自旋芯片属于核心高端芯片,是科技关键核心技术,可军民两用,具有高达上千亿美元的巨大市场前景,有可能成为后摩尔时代的主流芯片。[1]2磁性材料-分类[2]磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有\o"磁致伸缩材料"磁致伸缩材料、\o"磁记录材料"磁记录材料、\o"磁电阻材料"磁电阻材料、\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，反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。2.1永磁材料

一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)(即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言,它亦称为硬磁材料。永磁材料有多种用途。①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、\o"继电器"继电器、\o"传感器"传感器、开关等。②基于磁电作用原理的应用主要有：\o"磁控管"磁控管和\o"行波管"行波管等\o"微波电子管"微波电子管、\o"显像管"显像管、\o"钛泵"钛泵、\o"微波铁氧体器件"微波铁氧体器件、磁阻器件、\o"霍尔器件"霍尔器件等。③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、\o"磁力分离"磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。其他方面的应用还有：磁疗、磁化水、\o"磁麻"磁麻醉等。2.2软磁材料它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好,但饱和磁感应强度Bs则越大越好。软磁材料的应用甚广，主要用于\o"磁性天线"磁性天线、\o"电感器"电感器、\o"变压器"变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速器高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。2.3矩磁材料主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。2.4旋磁材料具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器（固定式或电调式）、衰减器、\o"相移器"相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见\o"微波铁氧体器件"微波铁氧体器件）。2.5压磁材料5展望自旋电子学器件涉及到电子的自旋极化，极化自旋注入到半导体材料，极化自旋的输运与控制以及极化自旋的检测，是磁与半导体的有机结合，自旋电子学已成为一门颇受青睐的新学科。磁性材料是古老而年青的重要功能材料．磁性材料的应用已渗透到国民经济、国防工程等各个领域中。磁性材料发展的总趋势将由3d趔渡族合金、化合物向3d一4f，4d，5f．．·多元合金、化合物物方向发展；由无机向有机方向发展；由三维向低维方向发展。纳米磁性材料将成为重要的性功能材料，自旋电子学将成为纳(米)电子学要分支。[5]磁性半导体材料和磁敏材料和器件可以应用于遥感、遥则技术和机器人。人们正在研究新的非晶态和稀土磁性材料（如FeNa合金）。磁性液体已进入实用阶段。某些新的物理和化学效应的发现（如拓扑效应）也给新材料的研制和应用（如磁声和磁热效应的应用）提供了条件。参考资料[1]都有为，磁性材料进展概览\o"《功能材料》"《功能材料》,

2014(10):1-4[2]胡双锋黄尚宇周玲吕书林期刊论文\o"磁学的发展与重要磁性材料的应用"磁学的发展与重要磁性材料的应用-稀有金属材料与工程-200736(z3)[3]余声明磁性技术在现代能源中的应用\o"中国西部磁性材料论坛"中国西部磁性材料论坛,

2002:1-4[4]毕见强，孙康宁，尹衍升磁性材料的研究和发展趋势