学院本科学生毕业论文（设计）
关于磁性材料的发展研究
Research on the development of magnetic
materials
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中文摘要
磁性材料在实际生产中应用十分的广泛，对磁性材料的发展进行研究具有十分重要的现实意义。
本文主要是对磁性材料的发展进行了叙述，首先文章讲述了本次课题的研究背景和研究意义，之后重点针对磁性材料的发展历程和产生原理以及分类进行了研究，最后对磁性材料在实际当中的应用进行了分析，并对磁性材料的发展前景进行了展望。通过本文的叙述，能够让我们仔细认真的了解整个磁性材料的发展历程及发展情况，对磁性材料的未来发展方向也有了清晰的认识，可以帮助我们更好的去为将来磁性材料的发展指明方向。
关键词：磁性材料；背景；发展历程；原理；分类
Abstract
The application of magnetic material in actual production is very extensive, and the research on the development of magnetic material is very important.
This article is mainly to this article, the author describes the development of magnetic materials first article tells the story of the research background and research significance of this topic, then focus on the development of magnetic materials and producing principle and classification were studied.Finally, the application of magnetic material in practical application is analyzed, and the development prospect of magnetic material is prospected.Described in this article, can let us carefully to understand the whole development course and the development of the magnetic materials, and for the future development direction of the magnetic material has a clear understanding, can help us to better for the future development direction of magnetic materials. Keywords:Magnetic material; Background; The development course; The principle; classification
目录
1 研究背景及意义 (1)
1.1 研究背景 (1)
1.2 研究意义 (1)
2 磁性材料的发展研究历程 (2)
3 磁性材料的产生原理及分类 (3)
3.1 磁性材料的产生原理 (3)
3.2 磁性材料的分类 (3)
4 磁性材料在实际中的应用与发展 (4)
5 磁性材料市场应用前景展望 (5)
6 结语 (6)
关于磁性材料的发展研究
作者姓名：
学院化学与材料科学系，安徽
1 研究背景及意义
1.1研究背景
磁性材料是功能材料的重要分支, 利用磁性材料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能, 广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域, 尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分。
信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能、数字化、智能化方向发展,从而对磁性材料提出了更高的标准, 要求磁性材料制造的元器件不仅大容量、小型化、高速度, 而且具有可靠性、耐久性、抗振动和低成本的特点. 并以应用磁学为技术理论基础[1], 与其他科学技术相互渗透、交叉、相互联系, 成为现代高新技术群体中不可缺少的组成部分. 特别是纳米磁性材料在信息技术领域日益显示出其重要性。
2000 年美国前总统克林顿向国会提出增加纳米科技经费的主要依据之一就是巨磁电阻效应器件所显示出来的巨大经济效益和社会效益. 从而使磁性材料的研究成为世界各国科学家们探索的热点之一[2]。
1.2研究意义
磁性材料是用途广泛，品类繁多，与时俱进的一类功能性材料。磁性材料主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液体)。
磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。
对于磁性材料的发展研究，能够更好的去认识磁性材料的产生原理，并且对磁性材料有一个更加清晰的认识，能够带动我们对磁性材料的研究兴趣和研发热情。
2 磁性材料的发展研究历程
磁性材料的发展经历了从无机到有机、固态到液态、宏观到介观、电子磁有序到核磁有序强磁材料、单一型到复合型, 并且显现出优异的磁性能和综合特性。
中国古代就有“慈石吸铁，母子相恋”的记载，生动地描述了磁性物质之间的相互作用，并利用磁性体在地球磁场的作用下的南北趋向性制成司南与指南针。磁是自然界中普遍存在的物质的基本属性，人类对自然界磁性的宏观认识与利用已逾千年，17世纪英国Ｗ．Gilbert（论磁体）对静磁现象进行了概括与归纳，1907年Ｐ.Werss提出了分子场理论、磁畴理论，1940年Brown的微磁学理论，因此17-20世纪初的磁性研究工作基本上奠定了描述磁性材料静态特性的宏观理论，磁性材料主要的特性是具有磁滞回线，因此早期采用磁滞回线的特性对磁性材料进行分类：永磁、软磁、矩磁等[3]。
20世纪量子力学的呈现使人类对客观世界的认识从宏观进入到微观的层次，电子绕原子核循轨运动必然导致电子的轨道磁矩,1928年Dirac的量子电动力学理论引入了电子具有自旋磁矩，合理地解释了原子光谱中的精细结构以及银原子束在非均匀磁场中分裂为双线的现象，因此电荷与自旋成为电子所具有的本征特性，同年Ｗ．Heisenberg交换作用理论为铁磁性奠定了微观理论基础，从量子理论出发阐明了铁磁性来源，表明了Weiss假定的分子场实质上是源于交换作用，1932年Neel提出了反铁磁性理论[4]，后经中子衍射实验证实，显然，亚铁磁是反铁磁性的特例，1948年被用来解释铁氧体的磁有序结构，磁性材料可定义为磁有序材料：铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁性、超顺磁性等，这也是磁性材料另一种分类方式，从广义的材料磁性出发，除磁有序材料外，大部分材料又可归纳为磁无序的顺磁性与抗磁性材料。通常磁性材料限于具有强磁性的磁有序材料[5]。
20世纪70年代采用快淬工艺制备成非晶态材料，其中包含磁性的非晶材料，经合适的退火处理后可转变为软磁性能更佳的纳米晶材料，在纳米科技的大潮中，纳米磁性材料亦成为主角之一，早在20世纪60年代纳米磁性颗粒已制备成磁性液体，用于动态的真空密封等领域，也许这是最先进入商品化的纳米材料，70年代纳米磁性颗粒在高密度磁盘中得到应用。因此，磁性材料又增加一种按维度分类的方式：零维，一维，二维，非晶，纳米晶，块体材料。
3磁性材料的产生原理及分类
3.1磁性材料的产生原理
材料产生磁性的原因：一般物体内部都有很多的微小电流环（比如电子圆周运动形成一个电流回路），而这些电流回路都会产生相应的磁效应，由于一般物体内部电流回路产生的磁场的方向是杂乱无章的，各个方向的磁场强度互相抵消，所以宏观上该物体表现为无磁性；由此可以想到，磁铁的磁性是由于物体内部的一部分微小回路因为某种原因（比如长期将无磁性的铁块放在不变的磁场中）得到一定的排列[6]，在一个方向上的总磁场强度大于其他方向，所以表现出磁性。
物质的磁性与其内部电子结构有关。反磁性金属的原子中电子都已成对，正、反自旋的电子数目相等，由电子自旋而产生的磁矩互相抵消，因此原子磁矩为零，故不为外磁场所吸引。顺磁性金属原子中，正反自旋的电子数目不等，原子的磁矩不为零。由于无规则的热运动[7]，原子磁矩的方向各异。放入磁场时，原子磁矩沿磁场方向取向而略有偏转，表现出微弱的磁化，除去外磁场，原子磁矩又混乱分布，磁化消失。铁磁性的起源和顺磁性相似，来自原子中未成对的电子。但在铁磁性材料内部还存在着称为“磁畴”的许多局部小区域，在这些小区域内，相邻的原子磁矩取向一致，趋于相互平等的排列；而各磁畴间的自发磁化方向是无序的，因此整块材料的宏观磁矩为零，对外不显示磁性。当处于磁场中时，各磁畴的磁矩会在一定程度上沿磁场方向排列，这样，一个磁畴沿磁场顺排一次就相当于许多原子磁矩的顺排。因此铁磁性材料与磁场间的相互作用，要比顺磁性物质大得多。除去外磁场，各磁畴仍力图尽可能保持原有磁场存在时所形成的取向，此时磁畴取得的部分顺排，就使材料保持有残留磁性，于是，该材料就“永久”磁化了。用一块永久铁摩擦铁磁材料，即可使之永久磁化。永磁材料的磁性，也可因加热或猛烈的撞击使磁畴方向变得无序而被破坏。
3.2磁性材料的分类
磁性是物质的一种基本属性。实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。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[8]。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、硬磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主
要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等[9]。
软磁材料亦称高磁导率材料、磁芯材料，对磁场反应敏感，易于磁化。大体上可分为四类：第一类是合金薄带或薄片。第二类是非晶态合金薄带，又称磁性玻璃。第三类是磁介质（铁粉芯）。第四类是铁氧体。
硬磁材料，又称永磁材料，不易被磁化，一旦磁化，则磁性不易消失[10]。目前使用的永磁材料答题分为四类：①阿尔尼科磁铁：其构成元素Al、Ni、Co （其余为Fe），是强磁性相在非磁性相中以微晶析出而呈现高矫顽力的材料，对其进行适当处理，可增大磁积能。②铁氧体永磁材料：以Fe2O3 为主要成分的复合氧化物，并加入钡的碳酸盐。③稀土类钴系磁铁：含有稀土金属的钴系合金，具有非常强的单轴磁性各向异性。④钕铁硼系稀土永磁合金：该合金采用粉末冶金方法制造，是由Nd2Fe14B、 Nd2Fe7B6和富Nd相（Nd-Fe，Nd-Fe-O ）三相构成，其磁积能是目前永磁材料中的最高纪录。
4磁性材料在实际中的应用与发展
由于磁体具有磁性，所以在功能材料中备受重视。磁体能够进行电能转换（变压器）、机械能转换（磁铁、磁致伸缩振子）和信息储存（磁带）等。磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料[11]。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5～5 微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性[12]；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等[13]。
软磁材料的矫顽力很小，磁导率很大，大量应用于变压器、发动机，电动机等，另外，磁记录中的磁头材料、磁屏蔽材料也是软磁材料。铁是最早使用的磁芯材料，在电子器件中友很多应用[14]。16%铝铁合金的磁致伸缩系数小，磁导率和电阻率大，适用于做交流磁芯材料；其耐磨性良好，可用于磁头材料。铁硅铝合金的磁性可以与坡莫合金相媲美，且硬度高（500HV）、韧性低、易粉碎，一般作为压粉磁芯在低频下使用。
高速电机中的铁芯和电力系统的可控硅整流器的扼流圈，要求饱和磁束密度
大、在高频范围内仍保持很高的有效导磁率、损耗小的铁芯，为此开发了粉末铁芯，即用有机物将铁粉粘合压制成粉末铁芯，同时铁粉被有机物一个一个的隔绝起来。
永磁材料主要用于各种旋转机械（如发电机、电动机）、小型音响机械、继电器、磁放大器以及玩具、保健器材、装饰品、体育用品等。其中，铁氧体由于是氧化物，因而耐化学腐蚀，磁性稳定。但其温度的稳定性低于阿氏磁铁，故不适用于精密仪器，此外，其承受机械冲击和热冲击能力较弱。但铁氧体的制造工艺成熟、成本低廉，所以是用量最大的永磁材料（占90%以上）。
5磁性材料市场应用前景展望
磁性材料主要包括永磁材料、软磁材料、信磁材料、特磁材料等，覆盖很多高新技术领域。在稀土永磁材料技术、永磁铁氧体技术、非晶软磁材料技术、软磁铁氧体技术、微波铁氧体器件技术、磁性材料专用设备技术等领域，全球已经形成庞大的产业群。其中，仅永磁材料的年度市场销售额就已经超过100亿美元。
磁性材料可用于哪些产品呢？首先，在通讯行业，全球数十亿部手机都需要大量的铁氧体微波器件、铁氧体软磁器件和永磁元件。全球数以千万计的程控交换机也需要大量高技术磁芯等元件。此外，国外无绳电话安装数量已经占固定电话总量的一半以上。这类电话需要大量软磁铁氧体元件。而且，可视电话也在快速普及。它也需要大量磁性元件[15]。第二，在IT行业，硬盘驱动器、CD-ROM 驱动器、DVD-ROM驱动器、显示器、打印机、多媒体音响、笔记本电脑等也需要使用大量钕铁硼、铁氧体软磁、永磁材料等元件。第三，在汽车行业，全球汽车年产量约5500万辆。按每辆汽车使用铁氧体永磁电机41只计算，汽车行业每年需要电机约22.55亿只。此外，全球汽车扬声器需求量也数以亿计。总之，汽车行业每年需要消耗大量的磁性材料[16]。第四，在照明设备、彩电、电动自行车、吸尘器、电动玩具、电动厨房用具等行业，磁性材料的需求量也很大。例如，在照明行业，LED灯具的产量很大，它需要消耗大量的铁氧体软磁材料[17]。
总之，全球每年都有数以百亿计的电子、电气产品需要使用磁性材料，在很多领域，甚至需要技术含量极高的核心磁性器件。总之，磁性材料能覆盖大量的电子、电气产品，是材料行业的基础、骨干工业部门之一[18]。随着我国电子、电气工业的快速崛起，我国已经成为全球最大的磁性材料生产、消费国。在不久的将来，全球一半以上的磁性材料都将用于供应中国市场。很多高技术磁性材料、元件也将主要由中国企业生产、采购。磁性材料也将成为我国国民经济中的支柱
产业之一。
6 结语
本文主要是对磁性材料的发展进行了叙述，首先文章讲述了本次课题的研究背景和研究意义，之后重点针对磁性材料的发展历程和产生原理以及分类进行了研究，最后对磁性材料在实际当中的应用进行了分析，并对磁性材料的发展前景进行了展望。
通过本文的叙述，能够让我们仔细认真的了解整个磁性材料的发展历程及发展情况，对磁性材料的未来发展方向也有了清晰的认识，可以帮助我们更好的去为将来磁性材料的发展指明方向。
参考文献
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致谢
光阴荏苒，转眼之间，四年的大学生生活就要结束了，此时此刻，我的心情万分激动。
回想四年的求学生涯，有过求知的艰辛，也有收获的喜悦。最令我感动的是那些给我无私帮助的人，是他们使我得以顺利的完成学业。
值此论文完成之际，首先要感谢我的导师，他在百忙之中对我的论文进行了悉心的指导。老师知识渊博，治学严谨，以缜密的思维、深邃的理论和丰富的实践经验教给了我很多启迪和教导，使我受益匪浅，在此表示衷心的感谢！
感谢我的同学四年以来对我的帮助和鼓励。
最后，向四年来所有帮助过我的人表示最诚挚的谢意，谢谢你们！
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2017年5月
全球碳纤维材料知名企业——全球碳纤维顶尖企业 东丽公司 东丽公司是一家综合型化工企业，以生产合成纤维为主，是世界最大的碳纤维生产公司，在塑料、复合材料、化工、水处理事业、电子材料、医药、医疗器械等领域在全世界各地展开着广泛的业务。创立日期 1926年1月总销售额 1兆5,460亿日元（2007年3月）员工人数约36,000人（日本国内约16,500人、海外20,100人）关连公司日本国内118家、海外在20个国家和地区有124家，合计238家经营内容（1）综合化学公司：合成纤维、树脂、薄膜、碳纤维、电子材料、医药医疗设备、水处理事业等（2）世界第一的纤维公司：从原料到聚合、纺丝、织布、印染、缝制的一条龙生产业务（3）积极开展的海外事业：为各国的经济发展（技术水平提高、扩大出口、增加就业机会）做贡献 1960年以来，在东南亚3国展开合成纤维一条龙事业、薄膜事业 1980 年以来，在欧美展开纤维、薄膜、碳纤维事业 1990年以来，在中国展开合成纤维的一条龙生产业务、塑料加工事业等 2000年以来，在经济增长地区设立控股管理公司，向地区本部制过渡（4）重视基础研究.基本技术（5）注重安全.防灾.环保及保护地球环境 西格里集团 西格里集团创建于 1992 年，由德国 SIGRI 集团与美国大湖碳素（Great Lakes Carbon）集团合并而成，总部位于德国威斯巴登。西格里集团（SGL Group - The Carbon Company）是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链。凭借对原材料透彻深入的了解、精湛的生产技术以及广泛的应用和工程技能，能够为客户提供量身定做的解决方案。通过遍布欧洲、北美和亚洲40 多个生产基地所形成的全球网络，我们与客户更加贴近。 三菱丽阳株式会社 三菱丽阳株式会社创立于1933年8月31日，是日本三菱集团旗下最著名的高分子材料制造商。所生产的聚乙烯中空纤维膜，被广泛应用在供水、排水、水处理设备及医院手术用的无菌水装置、发电厂的叶轮机液化水过滤等领域。 产品范围：MBR专用中空纤维微滤膜片、MBR专用膜组器、净水专用中空纤维微滤膜组件、水处理装置、商用/家庭用净水器、全屋净水装置。 三菱丽阳自1933年作为人造短纤维的生产公司创业以来，应用合成纤维和合成树脂领域所积累的高分子技术，不断拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴业务领域。现在，三菱丽阳集团已经建立了世界上独特且强有力的丙烯系列业务实体(MMA［甲基丙烯酸甲酯］系列及AN［丙烯腈］系列)，发展成为以此为支柱业务的高分子化学制造企业。 Hexcel Composites
2016年中国磁性材料行业供需现状及竞争格局 磁性材料是电子工业的重要基础功能材料，自20世纪50年代以来，全球磁性材料的产值和产量几乎每隔10年就翻一番,目前世界磁性材料已成为现代社会和工业发展的重要组成部分。目前全球磁性材料生产主要集中在日本和中国，从技术和产能两个方面来看，日本是全球磁性材料技术领跑者，而我国磁性材料产能居世界首位，确立了世界磁性材料生产大国和磁性材料产业中心的地位。 一、磁性材料产业概况 1、行业概述 1）概述 磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质，主要应用于风电、电子、计算机、通信、医疗、家电，军事等领域。 磁性材料种类众多，目前主要分为铁氧体磁性材料、稀土磁性材料及其它磁性材料三大类别。本报告主要对铁氧体磁性材料和稀土磁性材料两类目前市场应用较广的材料进行分析。 图表磁性材料的分类 资料来源：产研智库 2）产业链分析 磁性材料行业，从广义上讲，是将矿物材料或金属材料通过深加工将其变成与相关产业配套的零部件产品的制造行业，其产品不是最终的消费品，所以处于中游行业。
图表磁性材料产业链分析 资料来源：产研智库 永磁产品上游主要是钢铁制造，提供主要原材料铁鳞和铁红。下游行业主要有汽车、计算机及办公设备、家电、电动工具和电动玩具。软磁上游产业是钢铁制造行业和化工行业，钢铁制造行业提供主要原材料铁红，化工行业提供四氧化三锰、氧化锌，氧化镍等。下游包括计算机及办公设备、家电、消费电子、汽车、通讯设备、节能灯及LED等。 2、发展现状 目前我国各种门类的磁性材料产量均居世界第一，确立了世界磁性材料生产大国和磁性材料产业中心的地位。 1）铁氧体磁性材料 根据数据显示，近几年永磁铁氧体和软磁铁氧体均处于稳定的状态，其中永磁铁氧体无明显增长，主要原因有:（1）传统家电和IT行业市场应用比率下降；（2）从产品本身看，随着各类电子产品向微型化、小型化、薄型化方向发展，产品结构性在不断变化。（3）近几年来钕铁硼技术在不断进步，耐温系数在不断提高，稀土材料成本不断下降对永磁铁氧体形成了部分替代，从而影响了永磁铁氧体产品的需求。 从我国永磁、软磁铁氧体产量情况分析，受经济不景气、需求下降、产品趋于小型化薄型化等因素的影响，近五年磁性材料需求量无明显增长。 图表2011-2015年我国永磁、软磁铁氧体产量情况 单位：万吨
实验报告 姓名：什么情况班级：F10 学号：51 实验成绩： 同组姓名：实验日期：2011- 指导老师：助教批阅日期： 磁性材料基本特性的研究 【实验目的】 1．了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量矫顽磁力、剩磁和磁导率的理解； 2．利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线； 3．测定所给定的铁磁材料的居里温度． 【实验原理】 1．磁化性质 一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M、磁场强度H来描述，它们满足一定的关系 μr的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。 对非铁磁性的各向同性的磁介质，H和B之间满足线性关系，B =μH，而铁磁性介质的m 、B 与H 之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。 图一B~ H曲线图二μ~ T曲线 它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着H的增加，B缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率μ是磁场H的函数。B-H曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度T C。 2．磁滞性质 铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化时，磁
感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与 磁化的历史有关，如图3所示．曲线OA表示铁磁材 料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称 为磁化曲线．当H值到达某一个值H S时，B值几乎 不再增加，磁化趋于饱和．如使得H减少，B将不 再沿着原路返回，而是沿另一条曲线AC'A'下降，当 H从-H S增加时，B将沿着A'CA曲线到达A形成一 闭合曲线．其中当H = 0时，|B| = Br，Br称为剩余 磁感应强度．要使得Br为零，就必须加一反向磁场， 当反向磁场强度增加到H = -H C时，磁感应强度B为零，达到退磁，HC称为矫顽力．各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料． 3．用交流电桥测量居里温度 铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用如图所示的RL交流电桥， 图三RL交流电桥 在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率ω为信号发生器的角频率。选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响。4．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线
磁性材料的龙头企业和认识 一◆磁性材料行业投资重点 ㈠、磁性材料行业上市公司 000970 中科三环、002056 横店东磁、002057 中钢天源、600366 宁波韵升、600980 北矿磁材、 600330 天通股份、000795 太原刚玉、002352 鼎泰新材、300127 银河磁体、000969 安泰科技、 300224 正海磁材、002600 江粉磁材等。 ㈡、磁性材料行业投资重点 重点看好技术优势明显、规模较大的软磁行业龙头横店东磁，高端产品占比较高、国际影响力较强的钕铁 硼材料龙头宁波韵升以及已经开始向产业链下游扩张的稀土资源巨头包钢稀土。新股中的正海磁材、银河磁体等个股也可跟踪，尤其是目前K线形态已趋于乐观的中科三环、银河磁体等个股可积极跟踪。 重点：中科三环、横店东磁、宁波韵升 ㈢、重点上市公司简介 1、横店东磁：磁性材料行业龙头，全球最大磁材生产企业之一。 公司为国内最大磁材生产企业，其中软磁产品产能超过2万吨，是国内最大的软磁材料供应商，全球市场份额在5%左右；永磁产品产能超过7万吨，是国内唯一一家软磁和永磁产能均超万吨的行业龙头企业。公司核心资产年使用率较高，平均产能利用率达到80-90%，经营状况稳定。软磁业务国内技术领先，产品供不应求。公司2010年软磁业务收入占比为31%左右，以功率铁氧体、高导铁氧体(锰锌)和镍锌铁氧体为主，其中功率铁氧体是公司的主打产品。移动通讯设备和平板显示器是其中体量较大和最具代表性的下游市场。公司产品以高端磁材为主，软磁材料研发技术国内领先，DMR50、DMR50B 等产品已经处于国际领先水平，软磁业务毛利率一直保持在30%左右，在行业内处于较高水平。预计未来几年3G通讯设备和平板显示设备市场的增速将超过30%，有力支撑公司业绩稳步提升。永磁业务市场占比较大，产品结构转型提速。公司永磁产品主要为永磁高档电机磁瓦、喇叭磁钢、微波炉磁钢，其中高档电机磁瓦全球占有率10%左右，微波炉磁钢产能约占20%，在行业内居于垄断地位，市场占有率超过95%，产品主要针对汽车和消费电子市场。目前公司高档电机磁瓦和锰锌高导、镍锌铁氧体磁芯等高端产品已达到国际先进水平，并且高端永磁业务占比有望继续提高，公司毛利率或将进一步提升。另一方面，稀土价格飞涨使得钕铁硼材料价格快速上升，永磁铁氧体有望在多个领域替代钕铁硼材料，进一步提升公司永磁业务收入。公司依靠电池片制造介入光伏产业，新扩张产能有望年内达产。09年公司依靠电池片制造涉足光伏产业， 目前具有200MW的单晶硅电池片、200MW多晶硅电池片和100MW硅片产能。预计2011年底或2012年初新增项目即可 达产，电池片产能将扩张至800MV。由于德国、意大利等主要太阳能消费国先后宣布放弃发展核能，未来几年全 球光伏市场仍将保持较快增长，公司快速扩张的产能有望被消化，增厚公司业绩。
国内磁性材料业状况和前景 1中国磁体产业的发展历程 目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性 材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪 30年代开发的铝-镍-钴永磁（AlNiCo）；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体（Sm-Co），包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼（Nd-Fe-B）。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平均以每年10％的速度增长。中国磁体 产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年 之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是 中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：因为投资小， 设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小 生产的模式。 1997～2002的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够 按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。2003年起，中 国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”， 即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体； 投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织 集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和 磁体制备，投资显著降低，效益则大为提升；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先 进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。 进入21世纪，发达国家的磁体生产因为成本过高，已难以为继，世 界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企业看好中国，如日本的TDK、FDK、
纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一．前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学，
天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
共沉淀法制备四氧化三铁纳米磁性材料 纳米磁性材料是在20世纪70年代后逐渐产生、发展和壮大起来的一种新型磁性材料。它不同于常规磁性材料的主要原因是关联于磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等于大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。纳米磁性材料目前被广泛应用在磁性记忆材料、靶向药物载体、核磁共振造影增强剂及电化学生物传感器等方面。 一、实验目的 1.掌握共沉淀法制备纳米磁性材料的基本原理 2.掌握纳米磁性材料的表征方法 二、实验原理 将二价铁盐（Fe2+）和三价铁盐（Fe3+）按一定比例混合，加入沉淀剂（OH—），搅拌反应即得超微磁性Fe3O4粒子，反应式为：Fe2 + + Fe3 + + OH—→Fe (OH) 2 / Fe (OH) 3 (形成共沉淀) Fe (OH) 2 + Fe (OH) 3→FeOOH + Fe3O4(pH ≤7.5) FeOOH + Fe2 +→Fe3O4 + H+(pH ≥9.2) 总反应为：Fe2 + + 2Fe3 + + 8OH—→Fe3O4 +4H2O 实际制备中还有许多复杂的中间反应和副产物： Fe3O4 + 0.25O2 + 4.5H2O →3Fe (OH) 3 2Fe3O4 + 0.5O2→3Fe2O3 所以实验中二价铁适当过量，即[Fe3+]：[Fe2+]=1.75:1
此外，溶液的浓度、nFe2 +/Fe3 +的比值、反应和熟化温度、溶液的pH 值、洗涤方式等均对磁性微粒的粒径、形态、结构及性能有很大影响。 三、实验试剂与仪器 试剂： FeCL3。6 H2O FeSO4.7H2O NaOH 十二烷基苯磺酸钠 PH试纸无水乙醇 仪器：恒温水浴箱真空干燥箱 FA1604型电子天平激光粒度分布仪电子扫描显微镜 X射线分析仪离心机（强磁磁铁）100ml容量瓶、锥形瓶、烧杯、玻璃棒等玻璃仪器 四、实验步骤 1．称取13.90g FeSO4.7H2O，用一定的蒸馏水溶解，于100ml的容量瓶中配制Fe2+的溶液，置于65。C的恒温水浴中水浴加热； 称取23.67g FeCL3。6 H2O，用一定的蒸馏水溶解，于100ml的容量瓶中配制Fe3+ 的溶液，置于65。C的恒温水浴中水浴加热； 称取8gNaOH溶于一定的蒸馏水，于100ml容量瓶中配制NaOH溶液； 称取2g NaOH溶于一定的蒸馏水，于100ml容量瓶中配制NaOH溶液； 2．纳米Fe3O4的制备 1）取43.10ml 1.00mol/L Fe2+溶液和43.10ml 1.75 mol/L Fe3+溶液混合，保证[Fe3+]：[Fe2+]=1.75:1;快速搅拌, 滴加5 mol/L NaOH溶液至pH = 7,此时有棕色颗粒生成。再滴加0.5 mol/L NaOH溶液至规定
磁性材料 引言 磁性材料作为重要的基础功能材料，已广泛用于信息、能源、交通运输、工业、农业及人们日常生活的各个领域，对社会进步和经济发展起着至关重要的推动作用。人们习惯按矫顽力的高低，对磁性材料进行分类：矫顽力大于1000A／m则称为硬磁材料，当硬磁材料受到外磁场磁化后，去掉外磁场仍能保留较高的剩磁，因此又称之为永磁材料或恒磁材料；矫顽力小于lOOA／m则称为软磁材料；矫顽力100A／m 纳米四氧化三铁的应用一、纳米四氧化三铁的简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向 移动，粒径在一定范围之 内具有超顺磁性，以及在 外加交变电磁场作用下能 产生热量等特性，其化学 性能稳定，因而用途相当 广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过 在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、纳米四氧化三铁的配置方法 由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质 , 使其在实际应用中越来越广泛 , 而其制备方法和性质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备出10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生产和试验中很少被采纳。 化学方法主要有共沉淀法、溶胶 - 凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好 , 颗粒度较小 , 操作方法也较为容易 , 生产成本也较低 , 是目前研究、生产中主要采用的方法。 新材料产业特点及国外重点企业介绍 摘要新材料产业具有先导性、基础性和带动性，世界新材料产业的主导者是美国、日本和欧洲。美国的通用电气公司、杜邦公司、MEMC公司，日本的TDK公司、信越化学公司，欧洲的巴斯夫、圣戈班、摩根等公司在基础研究、应用研究、技术商品化、生产制造等方面居世界领先地位。 关键词新材料；产业；研究；跨国公司 新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料。新材料是其他高新技术发展的支撑和先导，其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。新材料产业在发达国家已经成为一个具有技术和商业竞争力的支柱产业之一，其产出在国民经济中占有重要地位。新材料本身就是一个大市场，而由它带动而产生的新产品和新技术则是一个更大的市场。以美国为例，电子工业投入1美元的半导体材料，可以生产出10美元的电子设备系统；交通工业中材料的使用寿命延长1%，则可节约300亿美元。 1、新材料产业特点 先导性、基础性和带动性 新材料是其他高新技术及其产业发展的基础和先导，新材料广泛应用于信息、能源、交通、医疗等各个领域，处于其他高新技术产业链的上游。新材料的创新为下游产业的发展提供了机遇，并极大地带动了其他高技术产业的突破和发展，同时下游其他高技术产业的发展又能极大地刺激和推动新材料产业的发展。以信息材料为例，单晶硅和其他半导体材料的问世和应用，奠定了微电子技术的发展基础，同时随着信息技术的迅速发展，对材料技术不断提出 更高的要求，因而光电子材料将成为信息技术发展的核心基础。 新材料产业与上下游相关产业进一步融合，产业结构垂直扩散 新材料产业的发展依赖于上下游相关产业的发展，特别是下游用户的进一步创新开发，才能使新材料产品最终走向市场。随着元器件微型化的发展，新材料技术与器件技术的一体化趋势日趋明显，新材料产业与下游产业相互合作与融合更加紧密。如日本的很多电子材料厂家都在生产经营元器件或整机。此外，电子行业的整机厂家也在自行开发独具特色的元器件和新材料。企业由于减少了新材料产业化的中间环节，加快了新材料研究成果向最终产品的转化，因而研发与市场风险大大降低，有利于企业获得竞争优势，这对于新材料产业的整体发展也是有益的。 新材料与传统材料产业紧密结合，产业结构横向扩散 随着高新技术的发展，传统材料产业向新材料产业拓展。世界上很多著名的新材料企业以前是生产钢铁、化工、有色金属等原材料企业，利用积累的大规模生产能力和先进的生产技术，进入新材料行业。如美国的化学工业企业正在扩大产品品种，转向生物医用材料、电子信息材料和特种材料的生产，改变了化学工业“夕阳工业”面貌，成为美国多种高附加值新材料产品的生产者。同时美国生物医用材料工业的增长就是在化学工业的扶持下实现的。如日本住友金属公司，其主营业务是钢铁，但依靠先进的生产工艺和大量的研发投入，在全球硅片市场也获得了较为领先的地位。 2、国外新材料产业重点企业介绍 世界新材料产业的主导者是美国、日本和欧洲，无论在基础研究、应用研究、技术商品化、生产制造等各方面都居世界领先地位。从企业形态来说，不仅有大型跨国公司，还有众多的中小企业。尤其是许多大型跨国企业下有专门从事新材料产业的分支企业，这些分支企业依靠母公司的强大财力，研发制造的新型材料经常供本公司下游产品使用，如通用电气公司、 中国磁性材料产业现状及其发展展望(1) 摘要：磁性材料是各种电子产品主要的配套产品，无论是消费家电产品和工业类如计算机、通讯设备、汽车，以及国防工业均离不开磁性材料。当前，中国各种磁性材料的产量基本上世界第一，成为磁性材料生产大国和磁性材料产业中心。中国磁性材料的中长期市场前景十分光明，中国的磁性材料产品在全球的地位必将进一步提高。必须加强科技创新力度、加强技术改造加强企业管理水平，调整产业结构和提高产品档次，使中国磁性材料从大国走向强国。本文着重从宏观角度分析了中国磁体产业整体情况，介绍了稀土永磁材料特别是中国钕铁硼烧结和粘结产业现状，以及中国新型的稀土永磁材料的研究开发情况，同时对我国磁体产业发展前景进行了预测和分析。 1 中国磁体产业的发展历程 目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪30年代开发的铝-镍-钴永磁；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体，包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平 均以每年10％的速度增长。中国磁体产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：由于投资小，设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小生产的模式。 1997～20XX的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。 20XX年起，中国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”，即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体；投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和磁体制备，投资显著降低，效益则大为提高；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。 进入21世纪，发达国家的磁体生产由于成本过高，已难以为继，世界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企 磁性材料的研究现状与应用 磁性材料是功能材料的重要分支，利用磁性材料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域,尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分。 磁性材料大体上分为两类：其一为铁磁有序的金属磁性材料；其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料。磁性材料的发展过程大致可分为三个阶段：50年代以前主要研究金属磁性材料；50到80年代为铁氧体的黄金时代，除电力工业外，各领域中铁氧体占绝对优势；90年代以来，纳米磁性材料崛起。磁性材料由3d过渡族金属与合金的研究扩展到3d-(4f,4d,5d,5f)合金与化合物的研究与应用。同时，磁性功能材料也得到了显著的进展。 一、磁性的描述 磁及磁现象的根源是电流，或者说磁及磁现象的微观机制是电荷的运动形成原子磁矩造成的，而且，所有的物质都是磁性体，只是由于构成物质的原子结构不同，而显示出的磁学性能不同。有铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性以及无磁性等。描述材料的磁性的物理量有磁化强度M、磁化率χ、磁感应强度B、磁导率μ。 根据物质磁化率的符号和大小，可以把物质的磁性大致分为五类：抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体。影响材料性质的有磁化强度随温度的变化。即在不同温度下，磁化强度不同的性质。铁磁材料的自发磁化在居里温度Tc处发生相变，Tc以下为铁磁性，而Tc以上铁磁性消失。同样亚铁磁性材料也具有类似的特性。另外一个必须注意的因素便是磁各向异性，即磁学特性随材料的晶体学方向不同而不同的性质，典型特征便是在不同方向施加磁场会测得不同的磁滞回线。 磁性材料的基本特征可以分为两大类： (1)完全由物质本身(成分组分比)决定的特性。主要有饱和磁化强度Ms和磁感应强度Bs; (2)由物质决定,但随其晶体组织结构变化的特性。主要有磁导率、矫顽力Hc和矩形比Br/Bs，以及磁各向异性。 由此，利用和开发磁性材料就需要有分析技术和加工工艺两个方面的进展。从历史上而言，按材料加工技术进展区分，大体可有以下几个阶段： (1)熔炼铸造技术，获得铁及其合金等软磁和永磁材料。 (2)粉末冶金，开发绝缘性磁性材料、陶瓷材料和稀土永磁材料。 (3)真空镀膜，开发了镀膜磁性材料及非晶磁性材料，制成磁纪录介质及微磁学器件。 (4)单原子层控制技术，制备了定向晶体学取向型、巨磁电阻多层膜、人工超晶格等有特殊用途的磁性材料。 而磁性材料的开发和利用，也就是采取以上这几种技术工艺方法来加强所需要的性能，抑制不利于所需性能的因素。 二、软磁材料和永磁材料 软磁材料，也是高磁导率材料，是应用中占比例最大的传统磁性材料，多用于磁芯。是指由较低的外部磁场强度就可获得很大的磁化强度及高密度磁通量的材料，对这种材料的基本要求是： (1)初始磁导率μi和最大磁导率μm要高，以提高功能效率； (2)剩余磁通密度Br要低，饱和磁感应强度Ms要高,以节省资源并迅速响应外磁场； (3)矫顽力Hc要小，以提高高频性能； (4)铁损要低以提高功能效率； 关于磁性材料的发展研究综述 关键词：磁性材料、钕铁硼永磁材料、纳米磁性材料、磁电共存、应用及前景 摘要：磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。人们对钕铁硼永磁材料的研究和优化，是磁性材料进一步发展，并逐渐深入到纳米磁性材料的研发和研究…… 关于磁性材料的研究发展综述 一、磁性材料简介 实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可分为五类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，亚磁性物质，反磁性物质。根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体相似的特性，但在此告诉我们物质在外磁场中的特性差别很大．这反映了分子电流假说的局限性。实际上，各种物质的微观结构是有差异的，这种物质结构的差异性是物质磁性差异的原因。我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质，把铁磁性物质称为强磁性物质。通常所说的磁性材料是指强磁性物质。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。 二、磁性材料分类 磁性是物质的一种基本属性。实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。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、硬磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。 1、软磁材料软磁材料亦称高磁导率材料、磁芯材料，对磁场反应敏感，易于 磁化。大体上可分为四类：①合金薄带或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。 ②非晶态合金薄带：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、 B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。。磁介质（铁粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、 羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 (M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。 2、硬磁材料硬磁材料，又称永磁材料，不易被磁化，一旦磁化，则磁性不易消 失。目前使用的永磁材料答题分为四类：①阿尔尼科磁铁：其构成元素Al、Ni、Co（其余为Fe），是强磁性相α1在非磁性相α2中以微晶析出而呈现高矫顽力的材料，对其进行适当处理，可增大磁积能。②铁氧体永磁材料：以Fe2O3为主要成分的复合氧化物，并加入钡的碳酸盐。③稀土类钴系磁铁：含有稀土金属的钴系合金，具有非常强的单轴磁性各向异性。④钕铁硼系稀土永磁合金：该合金采用粉末冶金方法制造，是由④Nd2Fe14B、 Nd2Fe7B6和富Nd相（Nd-Fe，Nd-Fe-O）三相构成，其磁积能是目前永磁材料中的最高纪录。 三、磁性材料的应用 由于磁体具有磁性，所以在功能材料中备受重视。磁体能够进行电能转换（变压器）、机械能转换（磁铁、磁致伸缩振子）和信息储存（磁带）等。 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁 磁性材料行业的发展前景 磁性材料主要包括永磁材料、软磁材料、信磁材料、特磁材料等，覆盖很多高新技术领域。在稀土永磁材料技术、永磁铁氧体技术、非晶软磁材料技术、软磁铁氧体技术、微波铁氧体器件技术、磁性材料专用设备技术等领域，全球已经形成庞大的产业群。其中，仅永磁材料的年度市场销售额就已经超过100亿美元。 磁性材料可用于哪些产品呢？首先，在通讯行业，全球数十亿部手机都需要大量的铁氧体微波器件、铁氧体软磁器件和永磁元件。全球数以千万计的程控交换机也需要大量高技术磁芯等元件。此外，国外无绳电话安装数量已经占固定电话总量的一半以上。这类电话需要大量软磁铁氧体元件。而且，可视电话也在快速普及。它也需要大量磁性元件。第二，在IT行业，硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD-ROM驱动器、显示器、打印机、多媒体音响、笔记本电脑等也需要使用大量钕铁硼、铁氧体软磁、永磁材料等元件。第三，在汽车行业，全球汽车年产量约5500万辆。按每辆汽车使用铁氧体永磁电机41只计算，汽车行业每年需要电机约22.55亿只。此外，全球汽车扬声器需求量也数以亿计。总之，汽车行业每年需要消耗大量的磁性材料。第四，在照明设备、彩电、电动自行车、吸尘器、电动玩具、电动厨房用具等行业，磁性材料的需求量也很大。例如，在照明行业，LED灯具的产量很大，它需要消耗大量的铁氧体软磁材料。总之，全球每年都有数以百亿计的电子、电气产品需要使用磁性材料，在很多领域，甚至需要技术含量极高的核心磁性器件。 总之，磁性材料能覆盖大量的电子、电气产品，是材料行业的基础、骨干工业部门之一。随着我国电子、电气工业的快速崛起，我国已经成为全球最大的磁性材料生产、消费国。在不久的将来，全球一半以上的磁性材料都将用于供应中国市场。很多高技术磁性材料、元件也将主要由中国企业生产、采购。磁性材料也将成为我国国民经济中的支柱产业之一。 磁性材料行业的专利部署 作为基础材料、元件，磁性材料产品能覆盖大量的电子、电气产业。因此，保护磁性材料和工艺的专利能延及大量电子、电气产品。使用侵权磁性材料或者元件的电子、电气产品制造商，乃至这类产品的销售商也会侵犯磁性材料、工艺专利。例如，在稀土永磁材料NdFeB领域，美国Magnequench国际公司曾对一大批下游企业，如微软、东芝、飞利浦、宏基、沃尔玛超市等数十家大企业提起专利侵权诉讼。由于美国、日本、欧洲、韩国、台湾地区一大批著名企业先后被告专利侵权，该案在电子行业曾产生较大影响，促进了企业在磁性材料领域的专利部署活动。检索显示，我国磁性材料行业的专利申请量较大，相关发明专利文献主要分布在如下领域： 磁性材料行业龙头，全球最大磁材生产企业之一。公司为国内最大磁材生产企业，其中软磁产品产能超过2万吨，是国内最大的软磁材料供应商，全球市场份额在5%左右；永磁产品产能超过7万吨，是国内唯一一家软磁和永磁产能均超万吨的行业龙头企业。公司核心资产年使用率较高，平均产能利用率达到80-90%，经营状况稳定。 软磁业务国内技术领先，产品供不应求。公司2010年软磁业务收入占比为31%左右，以功率铁氧体、高导铁氧体(锰锌)和镍锌铁氧体为主，其中功率铁氧体是公司的主打产品。移动通讯设备和平板显示器是其中体量较大和最具代表性的下游市场。公司产品以高端磁材为主，软磁材料研发技术国内领先，DMR50、DMR50B等产品已经处于国际领先水平，软磁业务毛利率一直保持在30%左右，在行业内处于较高水平。预计未来几年3G 通讯设备和平板显示设备市场的增速将超过30%，有力支撑公司业绩稳步提升。 永磁业务市场占比较大，产品结构转型提速。公司永磁产品主要为永磁高档电机磁瓦、喇叭磁钢、微波炉磁钢，其中高档电机磁瓦全球占有率10%左右，微波炉磁钢产能约占20%，在行业内居于垄断地位，市场占有率超过95%，产品主要针对汽车和消费电子市场。目前公司高档电机磁瓦和锰锌高导、镍锌铁氧体磁芯等高端产品已达到国际先进水平，并且高端永磁业务占比有望继续提高，公司毛利率或将进一步提升。另一方面，稀土价格飞涨使得钕铁硼材料价格快速上升，永磁铁氧体有望在多个领域替代钕铁硼材料，进一步提升公司永磁业务收入。 公司依靠电池片制造介入光伏产业，新扩张产能有望年内达产。09年公司依靠电池片制造涉足光伏产业，目前具有200MW的单晶硅电池片、200MW多晶硅电池片和100MW硅片产能。预计2011年底或2012年初新增项目即可达产，电池片产能将扩张至800MV。由于德国、意大利等主要太阳能消费国先后宣布放弃发展核能，未来几年全球光伏市场仍将保持较快增长，公司快速扩张的产能有望被消化，增厚公司业绩。 盈利预测及投资评级。预计公司2011-2013年营收、净利润CAGR各为%、%，对应EPS分别为元、元和元，动态PE分别为22倍、14倍和10倍；首次给予“推荐_A”评级。 第27卷第4期2012年8月 大学化学 UNIVERSITY CHEMISTRY Vol.27No.4 Aug.2012 分子磁性材料及其研究进展* 袁梅 王新益 张闻 高松** (北京大学化学与分子工程学院 北京100871) 摘要 对分子磁性材料的一些基本概念和磁学现象作了简单介绍,主要包括磁耦合二磁有序二磁弛豫和自旋交叉等几个方面三重点综述了单分子磁体二单链磁体二自旋交叉化合物二多功能复合磁体以及磁性分子组装领域的研究进展三 关键词 分子磁性 单分子磁体 单链磁体 自旋交叉 多功能复合磁体 分子磁性材料是一类通过化学方法将自由基或顺磁离子(包括过渡金属离子和稀土金属离子)及抗磁配体以自发组装和控制组装的方式组合而形成的磁性化合物三由于较传统磁体有着密度小二透明度高二溶解性好二易于加工二可控性好等优点,并有望在航天材料二微波材料二信息记录材料二光磁及电磁材料等领域得到应用,所以近年来对分子磁性的研究已经成为化学二物理学以及材料科学等多个领域研究的热点之一[1]三 分子磁性是指由材料中具有未成对电子的顺磁中心在配位化学环境中通过孤立或者协同作用表现出来的行为三通过研究孤立顺磁离子在配体场中的自旋状态,人们可以实现高低自旋态之间的转变,并通过温度二压力二光照等外场实现可控调节[2];通过研究自旋之间的协同行为,人们可以对磁耦合作用二磁有序温度等进行调节,从而得到各种具有不同体相磁性质的材料三除了常见的抗磁二顺磁二铁磁二亚铁磁和反铁磁性外,在分子磁性材料中还发现了很多新颖和复杂的磁现象,如单分子磁体二单链磁体二自旋交叉等磁性双稳态,spin?flop转变,变磁性和弱铁磁性等三化学家希望在分子化合物中实现和观察到这些新的磁现象,给物理学家提供新的研究模型,进而探讨它们的物理机制三本文将对这些分子磁性材料的基本概念和各种磁现象作简单介绍,并对目前的若干研究热点如单分子磁体二单链磁体以及自旋交叉配合物等作重点介绍[3?5]三 1 磁耦合[6?10] 要得到具有协同磁作用的磁性材料,体系中就必须存在磁耦合三在量子理论中,耦合也称为交换(exchange),最重要的几种交换作用包括直接交换二间接交换二各向异性交换以及偶极?偶极交换等三1.1 直接交换 直接交换(direct exchange)作用起源于相邻原子轨道的重叠,仅涉及相邻原子局域的电子自旋,即原子间没有其他原子来隔开传递交换的通路三这种作用主要存在于金属和合金中,而在金属配合物中则可以被忽略三 * **基金资助:国家自然科学基金项目;科技部项目通讯联系人,E?mail:gaosong@https://www.doczj.com/doc/bf13980375.html,纳米四氧化三铁的应用
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中国磁性材料产业现状及其发展展望(1)
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关于磁性材料的发展研究综述
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分子磁性材料及其研究进展
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