材料化学固体的磁学性质和磁性材料

化学化工物性数据手册无机卷中数据一、导言化学化工物性数据手册是一本综合性的参考书籍，用于提供化学化工领域中各种物质的物性数据。

本文将详细介绍《化学化工物性数据手册》中无机卷的数据内容和标准格式。

二、数据内容1. 物质基本信息每个物质的数据条目以物质的基本信息开始，包括物质名称、化学式、分子量、密度、熔点、沸点等基本性质。

这些信息有助于读者快速了解物质的基本特征。

2. 热力学性质热力学性质是描述物质在不同温度和压力下的热学行为的数据。

包括热容、焓、熵、自由能等热力学参数。

这些数据对于研究物质的热力学性质、进行热力学计算和工艺设计具有重要意义。

3. 电化学性质电化学性质是描述物质在电化学反应中的行为的数据。

包括电导率、电极电势、电解质浓度等电化学参数。

这些数据对于研究物质的电化学性质、电化学反应机制和电化学工艺具有重要意义。

4. 光学性质光学性质是描述物质对光的吸收、透射、反射等行为的数据。

包括吸光度、透射率、折射率、反射率等光学参数。

这些数据对于研究物质的光学性质、光学材料和光学器件具有重要意义。

5. 磁学性质磁学性质是描述物质在磁场中的行为的数据。

包括磁导率、磁化强度、磁滞回线等磁学参数。

这些数据对于研究物质的磁学性质、磁性材料和磁性器件具有重要意义。

6. 力学性质力学性质是描述物质在力学加载下的行为的数据。

包括弹性模量、抗拉强度、硬度等力学参数。

这些数据对于研究物质的力学性质、材料力学性能和工程设计具有重要意义。

7. 化学性质化学性质是描述物质在化学反应中的行为的数据。

包括酸碱性、氧化还原性、溶解度等化学参数。

这些数据对于研究物质的化学性质、化学反应机理和化学工艺具有重要意义。

8. 环境安全性环境安全性是描述物质对环境和人体的影响的数据。

包括毒性、环境稳定性、生物降解性等环境安全参数。

这些数据对于评估物质的环境风险、制定环境保护措施具有重要意义。

三、标准格式《化学化工物性数据手册》中无机卷的数据采用统一的标准格式，以确保数据的准确性和可比性。

材料物理化学材料物理化学是研究材料的结构、性质和变化规律的科学。

它涉及了材料的组成、结构、性能和应用等方面，是材料科学的重要分支之一。

在材料物理化学领域，我们可以深入了解材料的微观结构与宏观性能之间的关系，从而为材料的设计、制备和应用提供理论指导和技术支持。

首先，材料的物理化学性质是指材料在特定条件下的物理状态和化学反应特性。

材料的物理性质包括热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质等，而化学性质则包括材料的化学稳定性、化学反应活性等。

通过对材料的物理化学性质进行研究，我们可以了解材料的基本特性，为材料的选取和设计提供依据。

其次，材料的结构与性能之间存在着密切的关联。

材料的结构包括原子、分子、晶格等微观结构和晶体形貌、晶界、位错等宏观结构。

不同的结构对材料的性能具有重要影响，比如晶体结构的稳定性决定了材料的热学性能，晶界的存在对材料的力学性能产生影响等。

因此，通过对材料结构与性能的研究，我们可以揭示材料性能形成的机制，为材料的改性和优化提供理论依据。

最后，材料物理化学的研究对材料的应用具有重要意义。

通过对材料的物理化学性质、结构与性能的研究，我们可以实现对材料性能的精确调控和优化，从而提高材料的工程应用性能。

比如，在材料的设计和制备过程中，可以根据材料的物理化学性质选择合适的原料和工艺条件，以实现对材料性能的精确控制。

此外，在材料的应用过程中，可以根据材料的结构与性能特点，选择合适的使用条件和环境，以延长材料的使用寿命和提高材料的性能稳定性。

综上所述，材料物理化学是一个重要的交叉学科领域，它不仅关注材料的基本性质和结构特征，还关注材料的应用性能和工程应用。

通过对材料物理化学的研究，我们可以深入了解材料的本质规律，为材料的设计、制备和应用提供理论指导和技术支持，促进材料科学的发展和应用。

磁性材料Jump to: navigation, search磁性材料magnetic material可由磁场感生或改变磁化强度的物质。

按照磁性的强弱，物质可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等几类。

铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，其余为弱磁性物质。

现代工程上实用的磁性材料多属强磁性物质，通常所说的磁性材料即指强磁性材料。

磁性材料的用途广泛。

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。

简史中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。

早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。

11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。

1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。

1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。

近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料──硅钢片（Si-Fe合金）的研制。

永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。

随着通信技术的发展，软磁金属材料从片状改为丝状再改为粉状，仍满足不了频率扩展的要求。

20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。

50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代，后者在60～70年代曾对计算机的发展起过重要的作用。

50 年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。

压磁材料在第一次世界大战时即已用于声纳技术，但由于压电陶瓷的出现，使用有所减少。

后来又出现了强压磁性的稀土合金。

非晶态（无定形）磁性材料是近代磁学研究的成果，在发明快速淬火技术后，1967年解决了制带工艺，正向实用化过渡。

固体材料的电磁特性电磁特性是指物质对电磁场的响应能力，它涉及到材料的电导率、介电常数、磁导率等物理量。

固体材料的电磁特性对于诸多领域，如电子器件、通信技术、能源传输等具有重要意义。

在本文中，我们将探讨固体材料的电导率、介电常数和磁导率对它们的电磁特性的影响。

电导率是固体材料导电能力的度量，其大小与材料内电子的自由度有关。

导电性强的材料具有较高的电导率，而对于导电性较差或绝缘性的材料，电导率较低。

例如，金属常常具有很高的电导率，因为金属中的自由电子能够在电场作用下流动；而绝缘体的电导率非常低，因为绝缘体中几乎没有自由电子可供导电。

导电率的大小直接影响着材料的电阻和电流传输的效率。

介电常数是固体材料对电场的响应程度的度量，它描述了材料在电场中的极化程度。

介电常数大的材料在电场中会产生更强的极化效应。

对于介质而言，介电常数通常是一个复数，包括实部和虚部。

实部表示介质的电容性，虚部描述了材料对电磁波的吸收程度。

对于电子器件中的电介质材料来说，介电常数的大小直接影响着其在电场中的性能。

例如，高介电常数的材料可以用于制造电容器，而在高频通信中，较低介电常数的材料可以减少信号的衰减。

磁导率是固体材料对磁场的响应程度的度量，类似于介电常数，它也包括实部和虚部。

磁导率大的材料对磁场的响应更强，而磁导率小的材料对磁场的响应较弱。

在磁性材料中，磁导率与磁化强度密切相关。

磁导率的大小对于电磁器件的设计和性能具有重要的影响。

例如在电感元件中，材料的磁导率决定了电感的大小和电流的传输效果。

除了上述三个主要的电磁特性外，其他一些特性也对固体材料的电磁性能有一定的影响。

比如漏电现象，它指的是电子在材料中发生散射和跃迁过程中的电流损耗，导致电磁波在材料中传输效果不佳。

除了影响材料的导电性能外，漏电现象还会导致信号的衰减和能量的损失。

此外，晶体结构的排列和磁矩的分布也会影响固体材料的电磁特性。

总的来说，固体材料的电磁特性是由其电导率、介电常数和磁导率等因素共同决定的。

《磁性材料》基本要求一、熟练掌握基本概念：(1) 磁矩：磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积，μm =iS ，方向由右手定则确定，单位Am 2。

(2) 磁化强度（M ）：定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度，用M 表示，SI单位为A/m 。

CGS 单位：emu/cm 3。

换算关系：1 ×103 A/m = emu/cm 3。

(3) 磁场强度（H ）：单位强度的磁场对应于1Wb 强度的磁极受到1牛顿的力。

SI 单位是A ·m -1。

CGS 单位是奥斯特(Oe)。

换算关系：1 A/m =4π/ 103 Oe 。

(4) 磁化曲线：磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中，磁感应强度B 、磁化强度M 与磁场强度H 之间的非线性关系曲线。

(5) 退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。

(6) 退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场。

该磁场被称为退磁场。

退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在：Hd=-NM 。

(7) 饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度) ：磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。

SI 单位是特斯拉[T]或[Wb·m -2]；CGS 单位是高斯(Gauss)。

换算关系：1 T = 104 G 。

(8) 磁导率：定义为磁感应强度与磁场强度之比μ＝Ｂ／Ｈ，表示磁性材料传导和通过磁力线的能力．单位为亨利／米（Ｈ·m -1）． (9) 起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。

H B H i 00lim1→=μμ (10) 磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：χ= M /H(11) 居里温度：即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态（或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度，在此温度上，自发磁化强度为零。

(12) 磁各向异性：磁性材料在不同方向上具有不同磁性能的特性。

包括：磁晶各向异性，形状各向异性，感生各向异性和应力各向异性等。

《材料化学》课程教学大纲总学时：54 学分：3.0一、课程概况1、课程性质：专业必修（学位课）2、开课学期： 13、适用专业：应用化学4、课程修读条件: 学生须具有一定的高等数学、无机化学、物理化学以及结构化学等相关基础知识。

5、课程教学目的：通过《材料化学》课程的学习，掌握材料的结构、性能及其制备的基本原理、规律，介绍种类众多、内容丰富的材料的结构及性能知识，并引入学科前沿信息，了解各种材料的研究进展。

二、教学基本要求《材料化学》课程内容包括晶体学基础、晶体缺陷化学、材料的性能、材料制备、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、新型功能材料、纳米材料等内容。

纵观材料化学所含内容可知，该课程内容丰富，所以要课内外结合，对于材料科学中各类材料如新型功能材料、纳米材料的最新研究进展，首先让学生通过课外阅读文献资料和充分准备，然后组织学生进行课堂讨论；其次，将授课与学术报告，理论与实际结合起来，在教学过程中及时向学生发布与教学内容密切相关的学术报告会信息，鼓励学生积极参加学术报告，既扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖。

三、内容纲目及标准第1章绪论（2学时）[教学目的]本章的重点是材料化学的基本概念、特点及其主要内容，介绍材料化学在各个领域的应用和发展，使学生从整体上把握材料化学的学习内容。

[教学重点与难点]《材料化学》课程的学习内容和方法[教学内容]1.1《材料化学》的基本概念1.2《材料化学》的地位1.3学习《材料化学》的意义1.4本课程的主要内容1.5本课程的特点及学习方法第2章晶体学基础（8学时）[教学目的]通过本章的学习，使学生掌握晶体学的相关基础知识，掌握三大类固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。

[教学重点与难点]1.晶体学基本概念2. 晶体材料的结构[教学内容]2.1元素和化学键2.2晶体学基本概念2.3晶体材料的结构2.4 固溶体第3章晶体缺陷化学（4学时）[教学目的]通过本章的学习，使学生掌握各类晶体缺陷对材料性能的影响吗，特别是晶体缺陷与材料物理性能之间的关系。

96第6章 固体的磁性和磁性材料§6.1 固体的磁性质及磁学基本概念6.1.1 固体的磁性质某些无机固体并不像其他所有物质那样表现出抗磁性（Diamaganetism ）,而是呈现出磁效应。

这些无机固体往往是以存在不成对电子为特征的，这些不成对电子又常常是处在金属阳离子中。

因此，磁行为主要限制在过渡金属和镧系金属元素的化合物上。

它们中许多金属原子具有不成对的d 和f 电子，就可能具有某些磁效应。

我们知道，电子有自旋，形成自旋磁矩。

在不同的原子中，不成对电子可以随机取向，此时材料就是顺磁的（Paramagnetic ）；如果不成对的电子平行地排成一列，材料就有净的磁矩，这是材料是铁磁性的（iferromagnetic ）；相反，不成对电子反平行排列，总磁矩为零，材料就呈现反铁磁性为（Antiferromagnetic ）；如果自旋子虽是反平行排列，但两种取向的数量不同，会产生净的磁矩，材料就具有亚铁磁性（Ferrimagnetic ）。

图6.1就说明这些情形。

(b)(d)(c)图6.1 成单电子自旋取向和材料的磁性a 抗磁性b 铁磁性c 反铁磁性d 亚铁磁性磁性材料广泛地应用在电器、电声、磁记录和信息存储各方面，可以说，现代社会离不开磁性材料。

6.1.2 磁学基本概念1．物质在磁场中的行为97首先，我们讨论不同材料在磁场中的行为。

如果磁场强度为H ，样品单位体积的磁矩为I ，那么样品的磁力线密度，即所谓磁通量 （Magnetic induction ）B 为：B = H + 4πI 6.1.1导磁率（Permeability ）P 和磁化率（Susceptinity ）K 定义为： P = HB = 1 + 4πK 6.1.2 K = HI 6.1.3 摩尔磁化率χ为χ= dM κ 6.1.4 式中M 是分子量，d 式样品密度。

根据、K 、χ及其与温度和磁场的依赖关系可以区分不同种类的磁行为，这总结在表6.1中。

固体缺陷书1. 引言固体缺陷是固体材料中的一种普遍现象。

它们可以是晶格中的原子或离子的位置偏移、缺失或多余，也可以是晶格中的结构缺陷，如晶界、位错和空隙等。

固体缺陷对材料的物理和化学性质产生了重要影响，因此对其进行深入研究具有重要意义。

2. 固体缺陷的分类根据固体缺陷形成原因和性质的不同，可以将固体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

2.1 点缺陷点缺陷是指晶格中某个位置上原子或离子与理想位置有所偏离。

常见的点缺陷包括空位、间隙原子、杂质原子等。

•空位：指晶格中某个位置上没有占据的原子或离子。

空位可以通过热激活或辐射引起。

•间隙原子：指在晶格中出现在正常占据位置之间的额外原子或离子。

它们通常由于封闭过程或高温下的快速扩散而形成。

•杂质原子：指替代了晶格中某个位置上的原子或离子的外来原子或离子。

杂质原子可以影响材料的电学、磁学和光学性质。

2.2 线缺陷线缺陷是指晶格中某一维方向上的缺陷，包括位错和脆化性晶界。

•位错：指晶体中原子排列出现周期性偏移或错位。

位错可以影响材料的机械、热学和电学性质。

•脆化性晶界：是由于晶界处原子排列不完美引起的，使材料在该区域变得脆弱。

2.3 面缺陷面缺陷是指晶格中某个平面上的缺陷，如孪生、多晶和堆垛层错等。

•孪生：是指沿着特定方向形成对称镜像排列的两个区域。

孪生可以改变材料的力学、磁学和光学性质。

•多晶：是由多个晶粒组成的材料。

多晶结构中存在许多晶界，对材料的力学性能和导电性能产生重要影响。

•堆垛层错：是晶体中某些原子或离子的堆垛顺序发生错误。

堆垛层错可以改变材料的磁学、电学和光学性质。

3. 固体缺陷的影响固体缺陷对材料的物理和化学性质产生重要影响。

•电学性质：固体缺陷可以改变材料的导电性能。

例如，杂质原子可以引入额外的载流子，从而增加材料的电导率。

•磁学性质：固体缺陷对磁性材料的磁化行为有显著影响。

位错和孪生等线缺陷可以改变磁畴结构，从而影响磁性。

•光学性质：固体缺陷可以改变材料对光的吸收、散射和发射行为。