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纳米尺度下的磁性材料研究随着科技的不断进步和发展，纳米材料领域成为了当前研究的热点之一。
在纳米尺度下，物质的性质往往会发生显著变化，特别是在磁性材料的研究领域。
本文将探讨纳米尺度下的磁性材料研究的意义、方法以及应用前景。
一、纳米尺度下的磁性材料研究意义磁性材料一直以来都是材料科学研究的重点之一，其在信息存储、电子器件和医学诊断等领域有着广泛的应用。
纳米尺度下的磁性材料研究具有以下意义：1.1 提高性能: 纳米尺度下，磁性材料的磁性能和力学性能往往会得到显著提升。
通过研究纳米尺度下的磁性材料，我们可以寻找到更好的材料和方法，以实现更高的磁化强度和更低的磁化损耗。
1.2 深入理解: 纳米尺度下，磁性材料的结构和性能之间的关系更加复杂。
通过研究纳米尺度下的磁性材料，我们可以更深入地理解磁性材料的基本原理和磁场对材料的作用方式。
1.3 引发创新: 纳米尺度下的磁性材料研究将推动磁性材料领域的创新。
通过研究纳米尺度下的磁性材料，我们可以发现新的材料和现象，并且开发出更高效、更可靠的磁性材料。
二、纳米尺度下的磁性材料研究方法要研究纳米尺度下的磁性材料，我们需要借助先进的实验技术和理论模型。
以下是几种常用的纳米尺度下的磁性材料研究方法：2.1 扫描探针显微镜（SPM）: SPM是一种常用的纳米尺度下材料表征方法。
通过在纳米尺度下探测材料的表面拓扑和磁性，我们可以了解材料的形貌以及磁性行为。
2.2 磁光光谱学: 磁光光谱学是研究纳米尺度下磁性材料的重要手段之一。
通过测量材料对磁场的响应和光的吸收，我们可以了解材料的磁性和光学性质。
2.3 原位观测: 通过在纳米尺度下对磁性材料进行原位观测，我们可以实时观察材料的结构和磁性的变化。
这对理解材料的性质和探索新的应用具有重要意义。
三、纳米尺度下的磁性材料研究应用前景纳米尺度下的磁性材料研究将为许多领域带来巨大的应用前景。
以下是一些目前正在探索的应用领域：3.1 信息存储: 在纳米尺度下研究磁性材料可以实现更高密度的数据存储和更快的读写速度。
磁性材料的特性与应用研究进展在现代科技的发展进程中，磁性材料扮演着至关重要的角色。
从日常生活中的电器设备到尖端的科学研究领域，磁性材料的身影无处不在。
它们独特的特性赋予了其广泛的应用前景，而随着科学技术的不断进步，对于磁性材料的研究也在持续深入，不断涌现出新的发现和突破。
磁性材料最为显著的特性之一就是其磁导率。
磁导率决定了材料对磁场的响应能力和传导磁场的效率。
不同类型的磁性材料具有不同的磁导率。
例如，铁氧体材料通常具有较低的磁导率，但其在高频应用中表现出色，因为它们能够有效减少磁损耗；而像纯铁这样的金属磁性材料，磁导率则相对较高，适用于对磁场强度要求较高的场合。
磁性材料的矫顽力也是一个关键特性。
矫顽力反映了材料抵抗退磁的能力。
高矫顽力的磁性材料，如永磁体，能够在外部磁场消失后仍保持较强的磁性，被广泛应用于电动机、发电机以及各种永磁设备中；低矫顽力的材料则更容易被磁化和退磁，常用于电磁继电器、变压器等需要频繁改变磁性状态的设备。
剩磁是磁性材料的另一个重要特性。
剩磁大的材料能够在磁化后保留更多的磁能，这对于制造高性能的永磁体至关重要。
例如，钕铁硼永磁体具有极高的剩磁，使其在小型化、轻量化的高性能磁体应用中占据主导地位。
磁性材料的居里温度也是一个需要关注的特性。
当温度超过居里温度时，磁性材料会失去磁性，从铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性。
了解磁性材料的居里温度对于其在高温环境下的应用具有重要意义。
例如，某些特殊的磁性合金能够在高温下保持磁性，从而在航空航天等高温工作环境中得到应用。
在应用方面，磁性材料在电子信息领域的发展可谓日新月异。
计算机硬盘中的磁存储技术一直依赖于磁性材料的不断改进。
从早期的铁氧体磁芯到如今的纳米磁性颗粒，存储密度不断提高，数据读写速度也大幅提升。
此外，磁性随机存储器（MRAM）作为一种新兴的存储技术，凭借其非易失性、高速读写和低能耗等优点，有望在未来取代传统的存储技术。
在能源领域，磁性材料在风力发电和电动汽车中发挥着关键作用。
药物递送系统中的纳米磁性技术研究进展近年来，纳米技术在医学领域得到广泛应用，其中纳米磁性技术对药物递送系统的研究成果备受关注。
纳米磁性技术结合了纳米材料的特殊性质和磁性的响应性，为药物递送提供了新的解决方案。
本文将围绕纳米磁性技术在药物递送系统中的研究进展展开讨论。
一、纳米磁性技术在药物递送系统中的原理及优势纳米磁性技术的核心原理是利用具有磁性的纳米材料作为药物载体，通过外加磁场的作用实现药物的靶向输送。
这种技术具有以下几个优势：1. 高度靶向性：纳米磁性药物载体可以通过表面修饰实现对特定细胞或组织的高度靶向递送。
通过合理设计载体的表面修饰，如与靶细胞表面的特异性靶向分子结合，可以实现药物的精准递送，提高药物的疗效。
2. 控释性能优越：纳米磁性材料可以通过调节外界磁场的强弱来控制药物的释放速率和位置。
这种可调控的控释性能使药物递送系统更能保持恰当的药物浓度，避免过量用药或药物在体内过早降解的问题。
3. 可视化追踪：纳米磁性技术可以结合成像技术，如磁共振成像（MRI），实现对药物递送过程的实时监测和准确定位。
这为药物递送过程的定量研究提供了重要手段。
二、纳米磁性技术在癌症治疗中的应用癌症治疗是纳米磁性技术在药物递送系统中的一个重要应用领域。
目前，已有多种纳米磁性治疗药物递送系统在临床试验中展现出良好的疗效。
1. 磁性纳米粒子药物递送系统：磁性纳米颗粒作为药物载体，具有较大的比表面积和较强的磁响应性。
在磁场的作用下，药物可以被精确输送到靶细胞处，有效提高治疗效果。
2. 磁性纳米粒子联合光热疗法：将具有光热效应的纳米材料与磁性纳米粒子结合，可以实现联合光热疗法。
在外界磁场和激光的共同作用下，药物递送系统可以实现精确的热疗，杀灭癌细胞。
3. 磁性纳米粒子导引肿瘤靶向治疗：通过外加磁场的导引作用，磁性纳米粒子可以被定位于肿瘤部位。
这为高效药物递送、低剂量治疗提供了可能。
三、纳米磁性技术在神经系统疾病治疗中的应用除了癌症治疗，纳米磁性技术在神经系统疾病治疗中也显示出潜力。
纳米磁性材料的性质与应用研究纳米磁性材料是一种特殊的材料，其尺寸只有几纳米到几十纳米左右，因为其特殊的小尺寸，在应用中具有很多优异的性能，例如拥有更强的磁场强度、更快的磁翻转速度等。
因此，纳米磁性材料在现代科技领域中具有广泛的应用前景。
下面将详细介绍纳米磁性材料的性质和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、纳米磁性材料的性质1. 磁性：纳米磁性材料具有强烈的磁性，其大小的减小导致了磁矩的增强，从而产生更强的磁场。
2. 热稳定性：纳米磁性材料具有较高的热稳定性，即在高温下仍能保持其磁性，这是其在高温环境下应用的重要优势。
3. 尺寸效应：随着尺寸的减小，纳米磁性材料的磁矩会发生异向性，导致更快的磁翻转速度和更高的磁弹性。
4. 可控制性：通过控制纳米颗粒的大小、形状和组成，可以制备出具有不同性质的纳米磁性材料，例如超顺磁性、Langmuir-Blodgett薄膜、链状纳米粒子等。
二、纳米磁性材料的应用1. 生物医药：纳米磁性材料可以用于药物传递、细胞分离、成像和治疗等多个方面。
例如，通过磁控靶向传递可以提高药物的治疗效果，并减少药物对身体的毒性。
2. 数据存储：纳米磁性材料可以用于硬盘、磁带等数据存储技术中。
其优异的稳定性和磁性可以使得数据更稳定、信息量更大。
3. 磁性流体: 磁性流体是由纳米磁性粒子和溶剂组成的分散液。
磁性流体可以用于电池、传感器等方面，其磁性可以使得液体在电磁场中产生外力或变形。
4. 磁性催化剂：利用纳米磁性材料的特殊性质，可以将其作为催化剂，用于有机合成反应、清除环境污染物等领域。
三、未来发展前景纳米磁性材料具有广泛的应用前景，其研究和应用也是正在持续发展的。
同时，随着纳米技术和磁性材料研究的不断发展和深入，纳米磁性材料也将享有更加广阔的前景，可以在更广泛的领域中发挥作用。
1. 磁电效应：纳米磁性材料可以被用于探索磁电效应，这是一种光学现象，可以用于信息传输和计算。
2. 磁量子计算：纳米磁性材料可以被用于磁量子计算，这是一种更加先进的计算技术，可以更快速地处理数据。
铁氧体纳米材料研究进展近年来，随着科技的不断进步，纳米技术在各个领域的应用越来越受到重视。
在材料科学领域，铁氧体纳米材料也逐渐成为研究的热点之一。
本文将对铁氧体纳米材料的研究进展进行探讨。
一、简介铁氧体是一种重要的氧化物磁性材料，具有良好的磁性、化学稳定性以及较高的矫顽力。
铁氧体纳米材料的出现，使其在磁性记录、磁医学、电子器件等领域的应用得到了更为广泛的推广。
铁氧体纳米材料的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法包括溅射、热氧化物、超声波法、气相法等，其制备过程简单，但存在着高温、高能耗等问题。
化学法包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等，其制备过程较为简便，但对合成条件的精密控制要求较高。
生物法则利用生物体如细菌、酵母等的代谢过程，以其代谢产物为前驱体制备材料，不仅制备成本低，且制备温度较低，对环境和生物的影响小，克服了传统方法的很多缺点。
二、应用1. 磁性材料方面铁氧体纳米材料的磁性能对其应用起着决定性作用。
因此，在磁性材料方面，铁氧体纳米材料的应用主要体现在磁性记录、磁液、磁存储器等方面。
磁性记录：铁氧体纳米材料在磁性记录上具有灵敏度、稳定性、容量等性能优越，能够大大提高磁性记录的容量和密度。
磁液：铁氧体纳米材料在磁液的制备中起着重要作用，制备的磁液能够在可见光范围内具有很强的光学响应，并且具有良好的光稳定性和磁性稳定性。
磁存储器：铁氧体纳米材料在磁存储器中能够大大提高数据的存储密度，并且具有良好的抗辐射性能和防磁场干扰性能。
2. 生物医学方面铁氧体纳米材料在生物医学中的应用主要有磁性成像、癌症治疗、细胞筛选等方面。
磁性成像：铁氧体纳米材料具有磁性，在磁共振成像中可作为成像剂使用，提高成像质量，同时可用于组织定位等方面。
癌症治疗：铁氧体纳米材料可通过超级磁性热效应杀死癌细胞，研究表明，在适当条件下，磁性纳米材料的热效应可对肝癌和其他实体肿瘤产生显著的治疗效果。
细胞筛选：铁氧体纳米材料能够被磁场引导到目标细胞上，具有良好的细胞筛选能力，可用于药物检测、基因治疗和细胞工程等方面。
纳米永磁材料及其制备技术研究进展评述前言国内外研究进展及评述结论参考文献前言磁性是物质的基本属性之一。
早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4 ) ,我国古代人民最早用磁石和钢针制成了指南针,并将它用于军事和航海。
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱和基础,广泛应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域。
而现代社会信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向发展,因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。
由于社会的发展和科学的进步,磁性纳米材料的研究和应用领域有了很大的扩展。
人们有意识地制备纳米磁性微粒,可以追溯到20世纪60年代,然而大自然却早已存在多种形式的纳米磁性微粒:千里迢迢能安全归航的鸽子、具有记忆功能的蜜蜂、蝴蝶、高智商的海豚等均含有引导方向的纳米磁性微粒所构成的磁罗盘。
至于磁性微粒与生物体神经网络的联系,至今还是神秘的谜[1 ]。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体（零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等）、纳米纤维（一维纳米材料）、纳米薄膜（二维纳米材料）、纳米块体（三维纳米材料）、纳米复合材料和纳米结构等。
纳米磁性材料大致可分为3 大类：一是纳米颗粒，二是纳米微晶，三是纳米结构材料。
纳米磁性材料是20世纪80年代出现的一种新型磁性材料。
当颗粒尺寸为纳米级时,由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等, 其多种电磁特性或物理特性即发生变化, 例如, 光吸收显著增加, 并产生吸收峰的等离共振频移; 磁有序态向磁无序态、超导向正常相的转变; 声子谱发生改变。
研究发现, 当纳米级强磁性颗粒(Fe2Co合金, 氧化铁等) 尺寸为单磁畴临界尺寸时, 具有甚高的矫顽力, 可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等, 还可以制成磁性液体, 广泛地用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。
纳米磁性材料的制备及其在生物医药领域中的应用研究一、前言作为在纳米科学中的一个重要分支，纳米磁性材料近年来在各个领域都得到了广泛关注和应用。
作为精细材料领域中的一种核心技术，纳米磁性材料在生物医药领域中也迎来了越来越普及的发展机遇，成为生物医学领域研究和治疗的新技术。
二、纳米磁性材料制备技术1. 软化学合成纳米磁性材料的制备方法中，软化学合成法是最常用的一种。
该方法通过溶液中化学还原、水热合成、微波辐射等化学反应方法制备纳米磁性材料。
这种方法有一些优点，例如合成过程容易控制，易于实现大规模生产，产物纯度高等。
同时，合成过程中的控制条件可以影响产物形态、尺寸、内部结构等，因此可以根据实际需要对产物进行修饰。
2. 气相法气相法是纳米磁性材料制备方法的另一种方式，该法通过在一定温度下对气体原子或分子进行反应制备产品。
这种方法对于制备具有一定结构的纳米材料、以及制备大面积纳米材料来说有一定的优点，但是由于需要高温来进行反应，因此也存在安全性问题。
3. 机械法机械法是纳米磁性材料制备的另一种方式，在该方法中，加入一定数量的粉末材料和球磨介质在球磨器中进行机械合成。
由于这种方法可以在短时间内制备高性能的纳米磁性材料，并且可以根据需求调整颗粒尺度和组成，因此也在相关领域得到了广泛应用。
三、纳米磁性材料在生物医药领域中的应用1. 生物成像由于纳米磁性材料具有特殊的磁性和表面结构，因此适合成为高分辨率成像的材料。
在生物医药领域中，纳米磁性材料多被用来作为新型的生物成像探针，例如：超级顺磁性氧化铁。
2. 靶向治疗纳米磁性材料可以与抗癌药物等解离在细胞内，这可以帮助实现对肿瘤的精确诊治。
纳米磁性材料还可以用于制备新型的靶向抗癌药物，实现在肿瘤区域释放药物并减轻产生药物的副作用。
3. 细胞标记纳米磁性材料也被用于细胞追踪和定位，可以用来显微照明等技术进行内部成像。
通过使用纳米磁性材料进行纵向、横向研究，可以帮助研究人员更深入了解生物学方面的一系列问题。
纳微磁学的研究进展与应用前景近年来，纳微磁学作为一种新兴的研究领域备受关注。
纳微磁学是磁学的分支领域，在微观尺度上研究磁性现象。
它通过深入研究物质的磁性本质，探究磁性材料在不同条件下的行为和特性，揭示物质内部微观结构与宏观物性之间的关系，为相关领域的应用提供了理论依据和实验基础。
下面我们将重点探讨纳微磁学的研究进展和应用前景。
一、纳微磁学研究进展1.磁性材料的微构变化研究纳微磁学主要研究磁性材料的微观结构和磁性特性之间的关系。
现代纳米技术的发展使得研究人员能够制备出各种尺寸的磁性纳米颗粒。
这些纳米颗粒具有鲜明的量子尺寸效应和表面效应，相比于宏观物质，会表现出更为复杂的磁性行为。
通过研究纳米颗粒的尺寸和形态等因素对其磁性的影响，可以进一步认识磁性材料的微观结构和磁性特性之间的关系。
2.磁色谱技术的研究和发展磁色谱技术是基于磁性材料对磁场的响应而发展起来的一种分析方法。
它具有灵敏度高、分辨率高等优点，可以用于分离、富集和确定各种物质中微量的磁性成分，如Fe、Mn、Ni等，对于化学、生物、环境等领域的研究具有重要意义。
近年来，磁色谱技术的研究重点主要集中在纳米颗粒的制备、表面修饰和离子交换等方面，以提高其分离效率和分离选择性。
3.磁性元件的研究和开发磁性元件是指通过磁性效应实现信息存储、传输和处理等功能的元器件，如磁存储器、磁头、磁光器件、磁阻传感器等。
其中，磁存储器作为信息技术发展的基础之一，一直是纳微磁学的重要研究领域。
近年来，磁存储器的发展主要围绕提高存储密度、降低功耗、提高性能等方向展开。
此外，磁阻传感器作为一种新型的传感器，在诸多领域也有着广泛的应用前景。
二、应用前景展望随着信息技术和微纳技术的飞速发展，纳微磁学的应用前景也变得越来越广阔。
下面我们将就纳微磁学在信息存储、生物医学、环保等领域的应用前景进行展望。
1.信息存储领域信息存储是纳微磁学的一个重点应用领域。
随着云计算和大数据时代的到来，对于磁性材料的高密度存储需求越来越高。
纳米材料及纳米Fe3O4磁性材料的研究纳米是一个长度单位，1nm=10-9m。
纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1-100nm。
当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。
纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。
其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料（如纳米线、棒、丝、管和纤维等）、二维纳米材料（如纳米膜、纳米盘和超晶格等）、纳米结构材料即纳米空间材料（如介孔材料）。
按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料（也称纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。
按功能，纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。
当材料的结构具有纳米尺寸调制特征时，将呈现许多特异的性能。
下面以纳米Fe3O4磁性材料为例。
一、Fe3O4的介绍：磁铁矿Fe3O4是一种简单的铁氧化物，是一种非金属磁性材料，它是反尖晶石型结构。
磁铁矿可以写成【Fe3+】+【Fe2+Fe3+】O4，磁铁矿中每个Fe3+离子有五个3d电子，它们是自旋平行的，因此其磁矩为5.92BM，但由于在四面体空隙中Fe3+离子和八面体空隙中是我Fe3+磁矩取向相反，这就是它们的磁矩全部抵消。
铁氧体磁性材料是由金属氧化物组成的，可用MO。
XFe2O3表示，其中M是二加劲属离子，如：Fe，Mn，Co，Ni，Mg，Ba等，而X可取1，2，3，4，6。
事实上，铁氧磁性材料的自发此话与其中的金属氧化物的自发磁化密切相关。
现以MnO为例说明金属氧化物的间接交换作用，以进一步说明铁氧体材料中的自发磁化。
纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展一、本文概述纳米四氧化三铁（Fe₃O₄），作为一种重要的磁性纳米材料，因其独特的磁学、电学以及催化性质，在生物医学、信息存储、环境保护等多个领域具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展，纳米四氧化三铁的化学制备方法研究成为了当前材料科学领域的热点之一。
本文旨在对近年来纳米四氧化三铁的化学制备方法研究进展进行全面的概述，旨在探讨其制备方法的发展趋势、面临的挑战以及未来可能的应用方向。
通过系统综述已有研究成果，旨在为科研人员和相关从业人员提供有益的参考和借鉴，进一步推动纳米四氧化三铁在实际应用中的发展和进步。
二、纳米四氧化三铁的化学制备方法概述纳米四氧化三铁（Fe₃O₄）的制备方法多种多样，其中化学制备法因其实验条件温和、操作简便、产物纯度高和粒径可控等优点而受到广泛关注。
化学制备纳米四氧化三铁的方法主要包括共沉淀法、热分解法、微乳液法、溶胶-凝胶法和水热法等。
共沉淀法是最常用的制备纳米四氧化三铁的方法之一。
通过向含有铁盐（如FeCl₃、FeSO₄等）的溶液中加入沉淀剂（如NaOH、NH₃·H₂O等），使铁离子在溶液中发生沉淀，再通过热处理得到纳米四氧化三铁。
共沉淀法具有操作简单、反应条件温和、易于工业化生产等优点，但制备过程中易引入杂质，影响产物的纯度。
热分解法是通过在高温下分解含铁有机化合物或无机化合物来制备纳米四氧化三铁的方法。
常用的含铁有机化合物有乙酰丙酮铁、油酸铁等，无机化合物有草酸铁、碳酸铁等。
热分解法可以制备出高纯度、结晶性好的纳米四氧化三铁，但设备成本高，制备过程需要高温，操作较为困难。
微乳液法是一种在微乳液滴中进行化学反应制备纳米材料的方法。
通过将含铁盐溶液和沉淀剂分别溶于两种不同的表面活性剂形成的微乳液中，在微乳液滴内部发生沉淀反应，从而制备出纳米四氧化三铁。
微乳液法具有粒径分布窄、易于控制等优点，但制备过程中需要使用大量的表面活性剂，对环境造成一定污染。
纳米磁性材料的研究进展纳米磁性材料的研究进展摘要：介绍了纳米磁性材料的分类、研究进展、制备方法、应用现状和发展方向。
关键词：纳米磁性材料，纳米材料，磁性一、引言20世纪70年代人们利用共沉淀法制备出了磁性液体材料，1988 年巨磁电阻效应的发现引起了世界各国的关注，掀起了纳米磁性材料的开发和应用研究热潮。
近年来，随着计算机技术的飞速发展，记录的信息量也在不断增加。
以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提高。
纳米磁性微粒尺寸小、单畴结构矫顽力高，用它制作磁记录材料，可以提高信噪比改善图像质量。
应用的需求使得人们对磁性材料展开了广泛的研究[1]，磁性复合材料的研究现状、制备方法以及应用前景受到人们的关注，成为现代材料研究的热点。
纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级, 通常在1~ 100nm 的准零维超细微粉,一维超薄膜或二维超细纤维( 丝) 或由它们组成的固态或液态磁性材料。
当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时, 其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化, 产生了许多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能,有着极高的活性, 潜在极大的原能能量, 这就是量变到质变。
纳米磁性材料的特殊磁性能主要有: 量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。
二、纳米磁性材料的分类与应用纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。
2.1纳米颗粒型磁存储介质材料: 近年来随着信息量飞速增加, 要求记录介质材料高性能化, 特别是记录高密度化。
高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。
若以超微粒作记录单元, 可使记录密度大大提高。
纳米磁性微粒由于尺寸小,具有单磁畴结构, 矫顽力很高的特性, 用它制作磁记录材料可以提高信噪比,改善图像质量。
纳米磁记录介质: 如合金磁粉的尺寸在80nm, 钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm,今后进一步提高密度向量子磁盘化发展, 利用磁纳米线的存储特性, 记录密度达400Gbit/2, 相当于每平方英寸可存储20 万部红楼梦小说。
磁性液体:它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂, 然后弥漫在基液中而构成。
利用磁性液体可以被磁场控制的特性, 用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布, 从而可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的O形环, 且没有磨损, 可以做到长寿命的动态密封。
这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。
此外, 在电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘, 在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。
磁性液体还有其他许多用途, 如仪器仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造影剂等等。
纳米磁性药物: 磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽, 如治疗癌症,用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位, 并用磁体固定在病灶的细胞附近, 再用微波辐射金属加热法升到一定的温度, 能有效地杀死癌细胞。
另外,还可以用磁粉包裹药物,用磁体固定在病灶附近, 这样能加强药物治疗作用。
电波吸收(隐身) 材料: 纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。
由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多, 这就大大减少波的反射率, 使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱, 从而达到隐身的作用; 另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3- 4 个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多, 这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低, 因此很难发现被探测目标,起到了隐身作用。
2. 2纳米微晶型纳米微晶稀土永磁材料: 稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进, 磁体磁性能也在不断提高, 目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50M GOe, 接近理论值64M GOe, 并已进入规模生产。
为进一步改善磁性能, 目前已经用速凝薄片合金的生产工艺, 一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20- 50nm, 如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。
为克服钕铁硼磁体低的居里温度, 易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点, 目前正在探索新型的稀土永磁材料, 如钐铁氮、钕铁氮等化合物。
另一方面, 开发研制复合稀土永磁材料, 将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合, 就可获得高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。
纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器,应用于电力电子技术领域, 用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等。
2. 3磁微电子结构材料巨磁电阻材料: 将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中,构成两相组织的纳米颗粒薄膜, 这种薄膜最大特点是电阻率高, 称为巨磁电阻效应材料, 在100M Hz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。
由于巨磁电阻效应大, 可便器件小型化、廉价, 可作成各种传感器件,例如,测量位移、角度, 数控机床、汽车测速, 旋转编码器,微弱磁场探测器( SQU IDS) 等。
磁性薄膜变压器: 个人电脑和手机的小型化, 必须采用高频开关电源, 并且工作频率越来越高, 逐步提高到1~2M Hz 或更高。
要想使高频开关电源进一步向轻薄小方向发展, 立体的三维结构铁芯已经不能满足要求, 只有向低维的平面结构发展, 才能使高度更薄、长度更短、体积更小。
对于10~ 25W 小功率开关电源, 将采用印刷铁芯和磁性薄膜铁芯。
几个微米厚的磁性薄膜, 基本上不成形三维立体结构, 而是二维平面结构, 其物理特性也与原来的立体结构不同, 可以获得前所未有的高性能和综合性能。
磁光存储器: 当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用, 但是可重复写、擦的光盘还没有产业化生产。
最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器, 其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。
目前大量使用的软磁盘, 由于材料介质和记录磁头的局限性, 其存储密度已经达到极限;另外其已经不能满足信息技术的发展要求, 无法在一张盘上存储更多的图象和数据。
采用磁光盘存储, 就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量, 并且能反复地擦写使用。
三、纳米磁性的制备纳米磁性材料的制备主要分为磁流体的制备、纳米磁性微粒的制备、纳米磁性微晶的制备以及纳米磁性复合材料的制备。
3. 1磁流体的制备方法磁性流体,简称磁流体,指的是吸附有表面活性剂的磁性固体颗粒均匀分散到基液中而形成的一种稳定胶体体系。
磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性,由于具有交叉特性,所以这种磁性液体材料应满足的性能要求是:高的饱和磁化强度,在使用温度下有长期的稳定性,在重力和电磁力的作用下不沉淀,有好的流动性。
磁流体的制备方法有物理法和化学法。
物理法又可分为研磨法、蒸发冷凝法、超声波法、机械合成法、等离子CVD法等;化学法又可分为气相沉积法、水热合成法、溶胶凝胶法、热分解法、微乳液法及化学共沉淀法等。
各种方法各具优缺点,根据不同的需求选择不同的制备方法。
3.1.1物理法研磨法工艺简单，但材料利用率低，球磨罐及球的磨损严重，杂质较多，成本昂贵，还不能得到高浓度的磁流体，因而实用差。
热分解法会产生的CO气体会污染环境，不适宜规模生产。
超声波法可以制得粒径分布均一的磁流体。
2.1.2化学法化学沉淀法是最经济的制备纳米磁流体的方法。
用该方法能够制成稳定的ZDW基磁性液体，在磁场、电场中长期放置或高速离心没有观测到分层或沉淀现象。
水热法具有两个特点：一是较高的温度（130～250℃）有利于磁性能的提高；二是在封闭容器中进行，产生相对高压（0.3～4MPa）并避免了组分挥发。
2.2磁性微粒的制备方法磁性微粒的制备方法主要有包埋法和单体聚合法，另外还有沉淀法、化学转化法等。
利用纳米磁性微粒构成海绵状体和轻烧结体可制成多种用途的器件，广泛用于各种过滤器、活性电极材料，如备受关注的汽车尾气净化器。
包埋法制备的磁性微粒、磁流体与高分子间通过范德华力、氢键和螯合作用以及功能基间的共价键结合，得到的微粒粒径分布宽、粒径不易控制、壳层中难免混有杂质。
单体聚合法得到的载体粒径较大，固载量小，但作为固定化酶的载体，有利于保持酶的活性，而且磁性也较强，且该法简便、快速，微粒同时还具有热敏性。
2.3纳米磁性微晶的制备方法非晶化方法制备纳米晶粒：通过晶化过程的控制，将非晶化材料转变为纳米材料是目前较常用的方法。
尤其适用于薄膜材料与磁性材料的研究中。
在Fe-Si-B 体系的磁性材料中，由非晶化方法制的纳米磁性材料很多。
深度塑形变形法制备纳米晶体：该方法是材料在准静态压力的作用下发生严重塑性变形，从而将材料的晶粒尺寸细化到亚微米或纳米量级。
2.4纳米磁性结构复合材料的制备方法由于磁性复合材料的种类繁多，因此其制备方法也不尽相同。
同一种功能的材料可以采用不同的方法制备，也可以用同一种方法制备出不同功能的复合材料。
目前比较常用的制备方法主要有溶胶－凝胶法、化学共沉淀法、磁控溅射法和激光脉冲沉积法等。
四、纳米磁性的应用展望纳米材料是纳米技术的核心, 是21 世纪最有前途的材料, 也是纳米技术的应用基础之一。
纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战。
在通信与计算机领域，纳米磁材料推动着硬盘记录密度的突飞猛进。
由纳米磁材料的巨磁电阻效应开发的新一代磁随机存储器即将进入市场，预计产值一千亿/年。
在生物医学领域，纳米磁材料具有小尺寸效应、良好的磁向导性、生物相容性、生物降解性和活性功能基团等特点。
,将纳米磁性粒子制成药物载体,通过静脉注射到动物体内,在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性导航,使其移动到病变部位达到定向治疗的目的将成为现实。
在国防领域,它纳米磁性颗粒作为吸波材料的组成之一，亦备受重视，用于隐形飞机、坦克装备等上面。
参考文献[1] 张振忠、杨根仓、陈光块体纳米磁性材料研究进展及展望[J].世界科学研究及发展2001,08[2] 王庆禄、张志刚纳米磁性材料的制备方法比较与应用[J].唐山师范学院学报2008,9:58-60[3] 答元纳米磁性材料的研究现状[J].现代商贸工业 2007,10:284-285[4] 高银浩、张文庆纳米磁性材料的制备及应用的新进展[J] .广州化工 2009:37-5[5] 白木,周杰.纳米磁性材料及其应用[J].信息记录材料 2002, 3(2) : 37– 39.[6] 都有为纳米磁性材料及其应用[J]. 材料导报 2001,7:6-8。
