磁性物质及其应用共24页
- 格式:ppt
- 大小:2.59 MB
- 文档页数:12
磁性材料的性质与应用磁性材料是具有磁性的材料,具有许多独特的性质和广泛的应用。
它们被广泛应用于电子、通讯、医学、航空航天等领域。
本文将探讨磁性材料的性质和应用。
磁性材料的性质磁性材料有几种不同的类型,例如铁、镍、钴和稀土金属等。
这些材料的晶格结构和电子结构对其磁性质有着决定性影响。
磁性材料可以分为软磁材料和硬磁材料两大类。
软磁材料是指易磁化和消磁的材料。
其主要特点是在磁场下能够很容易地产生磁化,但在外部磁场消失后,其磁化很快就消失了。
这使得软磁材料成为电感器、变压器等电子设备中重要的材料。
软磁材料还被用作传感器、电磁绕组等。
硬磁材料则是具有高剩余磁感和高矫顽力的材料。
它们在外部磁场消失后仍能保持较高的磁化,因此被广泛用于制造永磁体,如电动机、磁盘驱动器等。
另外,磁性材料还具有一些其他的性质,如磁导率、饱和磁化强度、磁各向异性等。
这些性质对于磁性材料的应用至关重要。
磁性材料的应用磁性材料由于其特殊的磁性质而被广泛应用于各个领域。
下面将介绍其中一些应用。
1. 电子应用软磁性材料广泛应用于电子设备中的各种电感器、变压器、传感器、电机和电磁绕组等。
动态随机存储器(DRAM)和硬盘驱动器等电子产品中也广泛使用了软磁性材料。
硬磁性材料主要用于生产永磁体,如直流电动机、高速列车、风力发电机、计算机硬盘驱动器等等。
2. 医学应用磁性材料在医学应用中也有着广泛的应用。
例如,磁性材料可以被用于生产磁共振成像(MRI)设备中的线圈。
MRI是当今医学领域中最常用的诊断工具之一,它可以探测到人体组织内部的细微结构,并在不伤害人体的情况下进行精确诊断。
3. 航空航天应用磁性材料还被广泛应用于航空航天领域。
例如,镍钴磁体在航空航天中被广泛用作强永磁体。
它们的高温稳定性和抗辐照性使得它们成为太空探测器、航天器和卫星的关键部件。
除此之外,磁性材料还被广泛应用于电力、交通、冶金、国防等领域。
总之,磁性材料是一类具有独特性质和广泛应用的材料。
磁性材料及其应用从很早很早以前,人类就开始使用磁性材料了。
关于磁性材料的最早记载见于春秋战国时期,“山上有赭者,其下有铁,山上有铅者,其下有银。
一曰上有铅者,其下有鉒银,上有丹沙者,其下有鉒金,上有慈石者,其下有铜金,此山之见荣者也。
”(《管子·地数篇》)“西流注于泑泽,期中多慈石。
”(《山海经·北山经》)“若慈石之取针。
”(《鬼谷子》)“慈石召铁,或引之也。
”(《吕氏春秋·精通》)由此可见,春秋战国时期的人就已经发现天然磁石的吸铁性和指南性了。
北宋曾公亮与丁度编撰的《武经总要》中记载着制作指南针的方法,“若遇天景噎(阴暗)霾,夜色瞑黑,又不能辨方向……出指南车或指南鱼,以辨所向……鱼法,用薄铁叶剪裁,长二寸阔五分,首尾锐如鱼形,置炭中烧之,候通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。
用时置水碗于无风处,平放鱼在水面令浮,其首常南向午也。
”现代人类将磁性材料按用途分为永磁材料、软磁材料、磁记录材料以及具有特殊功能的磁性材料。
一、永磁材料常见的永磁材料有铝镍钴合金、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料。
铝镍钴合金是由铝镍铁合金发展来的,目前我国能制造的铝镍钴合金的型号主要有LNG34,LNG52,LNGJ32,LNGJ56等。
由于铝镍钴的主要特点是高Br(剩余磁感应强度)、低矫顽力的永磁材料,其相对磁导率在 3 以上,所以在具体应用时,其磁极须做成长柱体或长棒体,以尽量减少退磁场作用。
铝镍钴磁体本身矫顽力低,所以在使用过程中应严格禁止任何铁器接触铝镍钴永磁材料,以避免造成永磁体局部退磁而使磁路中磁通分布发生畸变。
铝镍钴磁体的优点是温度系数小,而且因温度变化而发生的永磁特性的退化也较小,但该材料硬而脆,加工困难。
铝镍钴的主要应用在电子点火系统、电度表、伏安表、医疗仪器、工业电机、磁力簧片开关、发电机、手动工具、自动售货机等领域。
铁氧体永磁材料是目前应用非常广泛的永磁材料之一,其主要成分是MoFe2O3。
磁性材料的用途及原理
磁性材料是一类具有磁性的材料,其主要由铁、钴、镍等金属或者铁氧体、钕铁硼等复合材料组成。
磁性材料在现代社会中广泛应用于许多领域,包括以下几个方面的用途。
1. 电子技术和电气工程:磁性材料广泛应用于电感、电机、变压器等电子和电气设备中。
原理是利用磁性材料的磁场吸引和排斥的特性,实现电能的传递和转换。
2. 计算机和通信设备:磁性材料用于制造磁盘驱动器、硬盘等存储设备,通过磁性材料上的磁性信息的读写,存储和检索大量的数据。
3. 医疗设备和生物技术:磁性材料在医学成像领域,如磁共振成像(MRI)和磁性共振成像(MRS)中起着重要作用。
此外,磁性材料还用于制造磁性纳米颗粒,用于药物传递、磁性治疗等生物技术应用。
4. 汽车工业:磁性材料用于汽车制动系统、电动汽车驱动系统等。
磁性材料的原理是通过磁力产生摩擦力或者转动力,实现汽车的制动和驱动。
5. 磁存储介质:磁性材料被广泛用于制造磁带、软磁盘等磁存储介质,通过磁性材料上磁留信息的记录和读写实现数据的存储和检索。
磁性材料工作原理主要有两个方面。
一方面,磁性材料通常由微小的磁性颗粒组成,这些颗粒具有自旋磁矩,能够产生磁场。
磁性材料在外部磁场作用下,这些磁矩会被排列成一定的方向,从而形成强磁性。
另一方面,磁性材料还具有磁导性,其内部的电子可以自由运动,并且可以对外界的磁场作出响应。
这种响应主要表现为磁性材料对磁场的吸引和排斥的行为。
磁性材料的性质及其应用磁性材料是指具有磁化能力的材料,包括铁、镍、钴等金属,以及铁氧体、永磁体等无机化合物和铁磁性合金等有机化合物。
在电子技术、电力、通信、机械制造等领域都有广泛的应用。
一、磁性材料的性质磁性材料的主要性质是磁场强度、矫顽力、铁磁性和磁损耗。
磁场强度是指磁体在磁场中所受到的力量大小,矫顽力是指在外界磁场作用下使材料磁化时需要的最小磁场强度。
铁磁性是指物质在磁场下呈现出的磁性行为,分为顺磁性和抗磁性。
磁损耗是指材料在磁场作用下发生的热损耗和能耗。
二、磁性材料的应用1. 电子技术领域磁性材料在电子技术领域中应用广泛,如电动机、发电机、变压器、磁带等等。
电动机中常用的磁性材料为永磁体材料,常用于制作马达定子和转子。
而变压器中的铁芯材料则是铁氧体材料,其特点是饱和磁通密度高、矫顽力小、磁导率高、磁损耗小等特性;还有磁带的制作中,铁磁合金是其关键材料。
2. 电力领域磁性材料在电力领域中也有广泛应用,如变压器、电感器等。
在变压器中,铁芯材料是铁氧体和硅钢片,电感器中则使用铁氧体和永磁体等磁性材料制成。
3. 通信领域在通信领域中,磁性材料主要用于制造与磁性元件有关的电子器件,如声控磁头、磁卡等等。
其中,磁控磁头的感应原理是基于在外磁场的作用下,磁头中的磁性材料发生磁化,从而检测或记录磁信号。
4. 机械制造领域在机械制造领域中,磁性材料主要用于制造磁性元件和磁性工具,如磁性夹具、磁性钻床等等。
如磁性夹具是在磁性材料的作用下通过磁力吸附和保持工件,实现高效的定位和加工,是现代数控加工、精密加工中常用的工具设备。
总之,磁性材料拥有独特的物理性质,具有广泛的应用前景,可广泛应用在电子技术、电力、通信、机械制造等领域。
在未来的发展中,我们有理由相信,随着先进材料技术的不断革新和创新,磁性材料的应用前景也将更加广阔。
物质的磁性和磁介质的应用物质的磁性与磁介质的应用随着科技的进步和人们对物质的深入研究,我们逐渐意识到物质的磁性在生活中扮演着重要的角色。
磁性是物质的一种特性,它让我们能够实现许多实用的应用,同时也为科学家提供了探索未知领域的契机。
一、物质的磁性及其分类物质的磁性可以分为两类:铁磁性和非铁磁性。
铁磁性是指物质在外部磁场的作用下,会生成自身的磁场,同时会呈现出吸引或排斥磁性材料的特性。
这种现象最常见于铁、钢等金属材料中。
非铁磁性则是指物质在外部磁场的作用下,不会产生自身的磁场,也不会呈现出强吸引或排斥其他磁性材料的特性。
典型的非铁磁性材料有铜、铝等。
二、磁介质的应用1. 磁性材料的磁介质应用磁介质是指能够在各种设备和系统中传导磁能的物质。
它们广泛应用于电机、变压器、电磁继电器等电力设备中。
在电机中,磁介质的应用可以提高电机的效率和性能。
磁介质可以增加磁通量,使得电机的产生磁场更加强大,从而提高电机的输出功率。
在变压器中,磁介质通过调整磁场的传导性能,使得变压器能够实现高效能的电能转换。
电磁继电器则利用磁介质的传导性能,使得继电器能够快速响应外部信号,从而实现自动控制。
2. 磁存储器的磁介质应用磁存储器是计算机中重要的数据存储设备。
它利用磁介质在不同方向上磁场的翻转来存储和读取二进制数据。
磁介质在磁场的作用下,可以实现磁翻转,并且可以保持磁场强度的稳定性。
这种性能使得磁介质成为现代计算机中磁盘、硬盘等存储设备的重要组成部分。
磁介质存储器以其高存储密度、长期性能稳定等优势,广泛应用于大型数据中心、云计算等领域。
3. 磁医学应用磁介质在医学领域也发挥着重要作用。
磁共振成像(MRI)是一种基于磁介质特性的医学影像技术。
MRI利用磁介质中的原子核的磁性来获得人体组织的详细信息。
与传统的X射线CT相比,MRI具有无辐射、多平面成像等优势,被广泛应用于癌症检测、脑部疾病诊断等领域。
4. 磁力感应应用磁力感应是利用磁介质的传导性能来实现物理量测量的一种技术。
磁性材料应⽤磁性基本特性及磁性材料應⽤杜怡君、張毓娟、翁⼄壬、蘇怡帆、陳世毓、梁哲銘、葉巧雯、吳信璋、卓育泯國⽴台灣⼤學化學系本篇內容介紹磁性材料特性與其應⽤,主要分為三部份。
第⼀部分簡單介紹磁性材料基本特性。
第⼆為磁性材料之應⽤;包含(1)磁性⾦屬奈⽶線具備⼩尺⼨及優良之磁、電阻等特性;因可作為⾼密度之磁性儲存媒介;(2)⽣物醫學上⼤多使⽤磁性奈⽶材料於核磁共振成像;近年來,將⽣醫材料應⽤於⾼熱試劑,並透過外加磁場的準確定位,磁性奈⽶材料陡然成為⾝價百倍的腫瘤治療新寵;(3)磁性液體材料具有完全密封及無漏,其可應⽤於太空⾐的頸部接合的密封上,磁光效應之應⽤(如磁場感測器、光電元件、揚聲器等)醫療、⾎清製造等等重多⽅⾯的應⽤;(4)興新磁性材料---EuNbO 2N 具有巨磁應答(Magnetoresponses)特性;(5)磁性陶瓷材料。
最後藉由⽇常⽣活中不可獲缺的物品「⽿機」來探討磁性物質對⽣活的影響。
關鍵詞:磁性奈⽶材料、磁性液體、磁應答(Magnetoresponses)、磁性陶瓷、⽿機1. 磁性物質1 杜怡君將物質置於外加磁場H 時,其磁化強度M 將產⽣變化,兩者之關係可表⽰為:M = χH ;χ為物質磁化率(magnetic susceptibility),其表⽰物質被磁化之難易程度,物質依磁化率⼤⼩可分為五類:1.1 順磁性(Paramagnetic)物質順磁性物質在未受磁場影響下,每原⼦內部磁矩為散亂分佈,其淨磁矩為零。
所以對外無法顯⽰出巨觀的磁性;但當有外加磁場時,每個各別的磁偶極矩受到⼀⼒矩作⽤,⽽使其朝磁場⽅向轉動排列。
順磁性的磁化係數數量級約在10-3~10-5。
所以巨觀下只能顯現出微弱的磁性。
順磁性物質多與溫度T 有密切關係,遵守χ= C /T (Curie Law) C :居禮常數,T 為絕對溫度。
當升⾼溫度,熱擾動之動能會增加,導致原⼦磁矩的⽅向不易轉成與外加磁場同⽅向,因此在固定磁場下,磁化率與溫度成反⽐。
磁性材料的原理及应用磁性材料是一种具有磁性的物质,它们可以被磁场所作用,产生磁化现象。
磁性材料广泛应用于电子、通信、磁盘存储、医疗、机械制造等众多领域,其性能和应用远远超越我们的想象。
本文将从磁性材料的类型、原理和应用三个方面对其进行详细阐述。
一、磁性材料的类型磁性材料主要有金属磁性材料、合金磁性材料、氧化物磁性材料、软磁性材料和硬磁性材料等。
其中,金属磁性材料包括铁、镍、钴等金属,其磁性主要由电子自旋磁矩和轨道磁矩之和决定。
合金磁性材料包括铁、镍、钴及其合金等。
氧化物磁性材料主要由四价和二价铁离子之间的电子交换导致。
软磁性材料主要指交流电机和变压器等铁、镍、钴和其合金的低磁化对称体系材料。
硬磁性材料主要指铁氧体材料、钕铁硼材料、钴钢材料等,具有高磁能积、高矫顽力以及高磁导率等优良性能。
二、磁性材料的原理由于磁性材料的种类众多,其具体原理也各不相同。
金属磁性材料的磁化是由其晶格电子的自旋和轨道磁矩相互作用而产生,整体的磁矩是由每一位带有一个电子的原子自旋磁矩和轨道磁矩的矢量和所得。
而氧化物磁性材料的磁化是由于铁离子之间的电子交换和局域化导致的。
合金磁性材料的磁性由于合金中不同金属间自旋和轨道磁矩的相互影响而产生。
软磁性材料的磁性由于其高电阻率和低电吉尔法因子,具有抵消磁场损耗的特点。
硬磁性材料的磁性由于其结构中的磁畴之间的相互作用而产生。
不同类型的磁性材料由于其具体的磁化原理不同,决定了其在不同领域的应用,如硬磁性材料应用于磁盘存储,氧化物磁性材料应用于麻醉药物中磁控释系统。
三、磁性材料的应用磁性材料广泛应用于电子、通信、医疗和机械制造等众多领域。
其中,磁盘存储是磁性材料应用的代表之一,硬磁盘驱动器、磁带等都是磁性材料应用的重要组成部分。
磁性材料还可以应用于医疗中的磁共振成像技术、磁控释系统等。
磁性材料的应用不仅在电子和医疗领域得到了广泛应用,而且在机械制造领域也起到了重要作用,例如磁力轴承、电子电机和磁力传感器等。