有机高分子讲义磁性材料

有机磁性材料研究综述摘要:有机磁性材料是最近二十多年发展起来的新型的功能材料,因为其结构的多样性,可用化学方法合成,相比传统磁性材料具有比重低、可塑性强等等优点，因此在新型功能材料方面有着广阔的应用前景。

本文综述了高分子有机磁性化合物的发展和研究近况，及其有机高分子磁性材料的分类及其应用前景。

关键词：有机磁性材料结构型复合型Review on the research of organic magnetic material Abstract: organic magnetic material is a new functional material in recent twenty years, because of the diversity of its structure, synthetized by chemical method , compared with the traditional magnetic materials with a low specific gravity, high plasticity, and so on, so it has a broad application prospect in the new functional materials.This paper reviews the development and research status of high polymer organic magnetic materials’compounds, classification and its application prospect.Key word: organic magnetic material intrinsic complex一、简介历史上记载的人类对磁性材料的最早应用是中国人利用磁石能够指示南北方向的特性,将天然磁石制成的司南,这一发明对航海业的发展有着重要的推动作用。

有机磁性材料的应用及原理有机磁性材料是指由有机物质构成的具有磁性的材料，与传统的无机磁性材料（如铁、钴、镍等）不同。

相较于无机磁性材料，有机磁性材料具有许多独特的特性和优势，因此具有广泛的应用前景。

本文将就有机磁性材料的应用及其原理进行探讨。

首先，有机磁性材料在信息存储领域有着广泛的应用。

信息存储材料是指用于存储信息的介质，典型的例子如硬盘和磁带。

有机磁性材料由于其独特的分子结构和磁性行为，被广泛研究用于制备新型的信息存储介质。

例如，许多有机磁性材料展现出了良好的磁记录性能，如高磁化强度和可逆磁化。

这些性能使得有机磁性材料成为可能的磁存储介质之一。

其次，有机磁性材料在磁性共振成像（MRI）中具有重要的应用。

MRI是一种常用的医学成像技术，可以提供人体内部的详细图像，对于诊断和治疗疾病起着重要作用。

传统的MRI需要使用无机磁性材料作为对比剂来增强成像效果，但这些材料常常具有毒性和刺激性。

相比之下，有机磁性材料由于其良好的生物相容性和生物降解性，在MRI中被广泛研究和应用。

有机磁性材料可以通过改变其分子结构和磁性性质来调控其在MRI中的成像效果。

另外，有机磁性材料在磁性纳米粒子（MNPs）的制备和应用中也展现出了许多优势。

MNPs是一种具有磁性的纳米颗粒，具有许多重要的应用，如磁性液体、磁性药物载体等。

传统的MNPs通常由无机材料（如铁氧体和金属合金）制备，但存在一些问题，如合成成本高和生物相容性差。

有机磁性材料可以通过合成方法的选择和分子结构的调控来制备高性能的MNPs。

此外，有机磁性材料可以功能化修饰，实现对MNPs的表面性质和生物相容性的调控。

有机磁性材料的磁性原理主要有两个方面。

第一，有机磁性材料的磁性主要来自于它们的分子结构和电子排布。

例如，一些有机磁性材料具有未成对的自旋电子，这导致了它们的磁性行为。

此外，有机磁性材料中的π轨道电子也可以参与磁性相互作用，从而产生独特的磁性行为。

第二，有机磁性材料的磁性还与它们的相互作用方式有关。

高分子磁性材料的合成和磁性能研究随着科技的不断发展，磁性材料在各个领域都有着广泛的应用。

其中，高分子磁性材料因其独特的结构和性质备受关注。

高分子磁性材料是指通过在高分子材料中引入磁性颗粒或通过合成具有磁性的高分子材料而得到的材料。

本文将主要探讨高分子磁性材料的合成方法以及其磁性能研究。

合成高分子磁性材料的方法有多种多样，下面将重点介绍一种常用的方法——磁性颗粒合成法。

这种方法通过控制磁性颗粒与高分子之间的相互作用，实现磁性颗粒的均匀分散在高分子材料中。

一种常见的磁性颗粒合成方法是溶液法。

首先，选取适当的溶剂，将高分子材料溶解于其中，并加入磁性颗粒制备的前驱体。

然后，在适当的条件下，通过控制溶剂的挥发、调整温度和添加表面活性剂等方法，使磁性颗粒在高分子材料中均匀分散。

最后，通过干燥或固化等方法得到高分子磁性材料。

这种方法制备的高分子磁性材料具有磁性稳定性好、粒径分布窄以及可控的磁性能等优点。

除了磁性颗粒合成法，还有一种常用的方法是合成具有磁性的高分子材料。

这种方法通过合成含有磁性基团的单体，然后将其聚合成高分子材料。

一种常见的具有磁性的高分子材料是聚苯胺和聚吡咯。

它们的磁性来源于其分子内的共轭结构和共轭链上的磁性基团。

通过调控单体的合成条件和聚合反应的条件，可以得到具有不同磁性性能的高分子材料。

这种方法制备的高分子磁性材料具有良好的热稳定性和机械性能。

针对高分子磁性材料的磁性能研究是非常重要的，它有助于了解材料的磁性行为以及优化材料的性能。

高分子磁性材料的磁性性能通常包括饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力等。

这些性能可以通过磁化曲线和磁滞回线来进行表征。

磁化曲线是描述材料在外加磁场下磁化行为的曲线，可以通过磁强计等仪器测得。

磁滞回线是描述材料在磁场的变化下磁化状态变化的曲线，可以进一步了解材料的磁性稳定性和磁化动力学行为。

此外，磁性材料的磁性性能还可以通过电子自旋共振、交流磁化等方法进行研究。

高分子磁性材料的合成和磁性能研究在现代科学技术中具有广泛的应用前景。

磁性高分子姓名：于倩(常州轻工职业技术学院常州 213164)摘要：从磁性高分子材料的分类，特点，应用等方面对磁性高分子进行简单的介绍，其中包括对磁性高分子微球认识，对磁性塑料、磁性橡胶的简单认识以及对磁性高分子在未来的发展前景有简单的介绍，从而进一步了解磁性高分子。

关键词：功能高分子磁性高分子1基本磁现象1．1磁极：同性相斥，异性相吸。

1.2 N, S极不能单独存在2、磁性材料磁性材料是当前仅次于半导体材料的在高新技术与传统技术中都具有广泛应用的一类功能材料[1]。

其应用己经从传统的技术领域发展到高新技术领域，从社会生产扩大到百姓家庭，从单纯的磁学范围扩展到与磁学相关的交叉学科领域在材料的发展史上，磁性材料领域曾长期为含铁族或稀土金属元素的合金和氧化物等无机磁性材料所独占。

传统无机磁性材料的缺点：a、必须经过高温冶炼过程；b、比重大；c、韧性差；d、硬度高；e、加工成型困难；f、磁损耗大；使传统的无机磁性材料在高新技术和尖端科技的一些方面受到了很大限制。

如电子工业的微型化，空间动力系统、宇宙航行控制系统的轻型化，以及一些复杂形状的磁性器件的制备等。

有机磁性材料的优点：a、结构种类的多样性；b、可用化学方法合成；c、可得到磁性能与机械、光、电等方面的综合性能；d、磁损耗小、质轻、柔韧性好、加工性能优越；在超高频装置、高密度存储材料、吸波材料、微电子工业和宇航等需要轻质磁性材料的领域有很大的应用前景[2]。

3、磁性高分子的分类磁性高分子材料通常可分为复合型磁性高分子材料和结构型磁性高分子材料。

3．1复合型磁性高分子高分子材料+各种无机磁性物质复合而成[3]，可分为粘接磁铁、磁性高分子微球以及磁性离子交换树脂等。

3.1.1粘结磁铁所谓粘接磁铁，是指以塑料或橡胶为胶黏剂，将磁粉混入其中而成的所需形状的磁铁。

按所用胶黏剂的不同，分为橡胶型和合成树脂型两种，前者为磁性橡胶，后者为磁性塑料。

3.1.2磁性高分子微球磁性高分子微球的研究始于二十世纪70年代，它除具有高分子微粒子的特性，可通过共聚、表面改性，赋予其表面多种反应性功能基(如：—OH、—COOH、—CHO、—NH2 等)，还因具有磁性，可在外加磁场的作用下方便地分离，国外有学者将其形象地称为动力粒子。

第八章磁性高分子材料第一节概述一、磁性材料的发展史从几千年前，我们的祖先发现磁石可以吸引铁的现象，并在世界上最先发明用磁石作为指示方向和校正时间的应用，这一发明对航海业的发展起着重要的推动作用。

人类注意于磁性材料的性能特点、制造、应用等的研究、开发的发展历史只有百年。

随着社会发展和科技进步，磁性材料已经形成了一个庞大的家族。

磁性材料是当前仅次于半导体材料的在高新技术与传统技术中都具有广泛应用的一类功能材料。

其应用己经从传统的技术领域发展到高新技术领域，从社会生产扩大到百姓家庭，从单纯的磁学范围扩展到与磁学相关的交叉学科领域。

磁性材料可用于制作变压器、马达、扬声器、磁致伸缩振子、磁记录介质、各类传感器、阻尼器、磁场发生器、电磁吸收体等各种各样的磁性器件。

各种器件广泛应用于制造汽车、微机、音响设备、电视机、录像机、电话、洗衣机、吸尘器、电子钟表、电冰箱、空调、电饭锅、电表等产品。

在材料的发展史上，磁性材料领域曾长期为含铁族或稀土金属元素的合金和氧化物等无机磁性材料所独占。

50年代以前为金属磁体的一统天下；50～80年代为铁氧体的兴盛时代，除电力工业以外，各应用领域中以铁氧体为主要磁性材料；90年代以来，纳米结构的金属磁性材料的崛起，成为铁氧体的有力竞争者。

见图8-1。

但是，由于传统的磁性材料必须经过高温冶炼的过程，而且比重大、韧性差、硬度高、加工成型困难、磁损耗大等原因使传统的无机磁性材料在高新技术和尖端科技的一些方面受到了很大限制。

如电子工业的微型化，空间动力系统、宇宙航行控制系统的轻型化，以及一些复杂形状的磁性器件的制备等。

而有机磁性材料因其结构种类的多样性，可用化学方法合成，可得到磁性能与机械、光、电等方面结合的综合性能，具有磁损耗小、质轻、柔韧性好、加工性能优越等优点，在超高频装置、高密度存储材料、吸波材料、微电子工业和宇航等需要轻质磁性材料的领域有很大的应用前景。

一般的有机化合物，其组成原子之间以电子对形成共价键，因此不显示磁性(即反磁性)。

磁性高分子材料目前广泛应用的磁性材料是磁铁矿烧结成磁性材料，其中以含铁族和稀土元素为主。

由于其资源丰富、价格低廉、磁性能好等原因，目前仍在工业电器以及电动设备中得到广泛应用，但是因其密度大、脆硬、变形大、难以制成精密制品等缺点，所以对高分子磁性材料的研究成为一个重要方向。

有机高分子磁性材料作为一种新型的功能材料，在超高频装置、高密度存贮材料、吸波材料和微电子工业等需要轻质磁性材料的领域具有很好的应用前景。

高分子磁性材料的独特之处在于它属于纯有机物质的磁性材料，过去一般认为，有机高分子化合物是难于具有磁性的，因此本身具有磁性的有机高分子化合物的出现，就是高分子材料研究领域的一个重大突破。

1.磁性高分子材料的分类磁性高分子材料通常可分为复合型和结构型两种。

前者是指以高分子材料与各种无机磁性物质通过混合粘结、填充复合、表面复合、层积复合等方式加工制得的磁性体，如磁性橡胶、磁性树脂、磁性薄膜、磁性高分子微球等；后者是指不用加入无机磁性物，高分子结构自身具有强磁性的材料，由于比重小、电阻率高，其强磁性来源与传统无机磁性材料很不相同,因此具有重要的理论意义和应用前景。

1.1复合型磁性高分子材料复合型磁性高分子材料主要是指在塑料或橡胶中添加磁粉和其他助剂，均匀混合后加工而成的一种复合型材料。

复合型高分子磁性材料分为树脂基铁氧体类高分子共混磁性材料和树脂基稀土填充类高分子共混磁性材料两类，简称为铁氧体类高分子磁性材料和稀土类高分子磁性材料，目前以铁氧体类高分子磁性材料为主。

1.1.1铁氧体类高分子磁性材料铁氧体类高分子磁性材料具有质轻、柔韧、成型后收缩小、制品设计灵活等特点，可制成薄壁或复杂形状的制品。

但是其磁性不仅比烧结磁铁的差,也比稀土类磁性塑料的差。

如果大量填充磁粉，制品的加工性和强度都会下降。

所以铁氧体类高分子磁性材料主要用于家电和日用品。

1.1.2稀土类高分子磁性材料填充稀土类磁粉制作的高分子磁性材料属于稀土高分子磁性材料。

有机化学中的聚合物的磁学与应用在有机化学中，聚合物是指由许多重复单元通过共价键连接而成的大分子化合物。

它们具有很多独特的性质和应用，其中包括磁学方面的特性。

本文将探讨有机化学中聚合物的磁学特性以及相关的应用。

一、聚合物的磁学特性聚合物在磁学方面的特性主要涉及两个方面：磁响应和磁性。

1. 磁响应聚合物的磁响应是指在外加磁场下产生的磁化强度与磁场强度之间的关系。

根据聚合物的化学结构和构成单元的不同，磁响应可分为顺磁性、抗磁性和铁磁性。

顺磁性是指聚合物在外加磁场下磁化强度与磁场强度成正比增加的特性。

这种磁响应源于聚合物中的未成对电子或自旋极化的部分。

抗磁性是指聚合物在外加磁场下磁化强度与磁场强度成负相关的特性。

这种磁响应主要由电子的受限和碰撞造成。

铁磁性是指聚合物在外加磁场下磁化强度与磁场强度存在饱和磁化强度的特性。

这种磁响应源于聚合物中存在的具有自旋耦合的磁性原子或离子。

2. 磁性除了磁响应外，聚合物在磁学方面还有一些特殊的磁性表现。

例如，聚合物中的某些分子或基团可以表现出自旋极化、电子转移和具有磁耦合的特性，从而使聚合物呈现出一定的磁性。

这种磁性可能是顺磁性、抗磁性或铁磁性。

二、聚合物磁学特性的应用聚合物在磁学方面的特性为其在许多应用中发挥重要作用提供了基础。

以下是一些聚合物磁学应用的例子：1. 磁性材料通过在聚合物中引入磁性原子或分子，可以制备出具有特定磁性的材料。

这些材料广泛应用于磁记录、磁传感、磁存储等领域。

聚合物磁性材料的研究和开发为磁学技术的发展做出了重要贡献。

2. 磁性纳米颗粒通过将磁性纳米颗粒引入聚合物基质中，可以制备出具有磁敏感性的纳米复合材料。

这种材料在生物医学、催化剂和环境保护等领域具有广泛的应用前景。

聚合物磁性纳米复合材料的制备和应用研究是当前热门的研究方向之一。

3. 磁性液体通过将磁性固体纳米颗粒分散在聚合物溶液中，可以得到磁性液体。

磁性液体在传感、显示、封装和噪声控制等领域具有广泛的应用。