磁性纳米材料的特性、发展及其应用
磁性材料的特性与应用研究进展

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。
纳米磁性材料的应用探索

纳米磁性材料的应用探索纳米磁性材料的应用探索纳米磁性材料是一种具有微小尺寸的磁性材料,通常由纳米级颗粒组成。
由于其独特的性质,纳米磁性材料在多个领域具有广泛的应用。
下面我们逐步探索纳米磁性材料的应用。
首先,纳米磁性材料在信息存储方面具有重要的应用。
通过利用纳米级颗粒的小尺寸和高磁化强度,可以制造出高密度的磁存储介质。
例如,硬盘驱动器中的磁盘就是利用纳米磁性材料记录和存储数据的。
此外,纳米磁性材料还可以应用于磁存储器件的研究和开发,如自旋转换磁性随机存储器(spin-transfer torque magnetic random access memory,STT-MRAM)。
其次,纳米磁性材料在医学领域也有广泛的应用前景。
通过将纳米磁性材料与药物结合,可以制造出具有靶向输送功能的纳米药物载体。
这些纳米药物载体可以在体内精确地输送药物到疾病部位,提高治疗效果,减少副作用。
此外,纳米磁性材料还可以用于磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术的增强剂,提高图像的分辨率和对比度,帮助医生更准确地诊断和治疗疾病。
再次,纳米磁性材料在环境保护领域也具有重要的应用价值。
纳米磁性材料可以被用作吸附剂,用于去除废水中的重金属离子和有机污染物。
这是因为纳米磁性材料具有较大的比表面积和高吸附能力。
此外,纳米磁性材料还可以用于水处理和污染物检测等方面,提高环境保护的效率和准确性。
最后,纳米磁性材料还有许多其他的应用领域,如能源存储、传感器技术和生物传感等。
例如,纳米磁性材料可以用于制造高性能的锂离子电池和超级电容器,提高能源存储的效率和容量。
此外,纳米磁性材料的磁性特性还可以应用于传感器技术,用于检测和测量环境中的温度、湿度、压力等参数。
总结来说,纳米磁性材料具有广泛的应用前景,涉及信息存储、医学、环境保护、能源存储、传感器技术等多个领域。
随着纳米技术的不断发展,纳米磁性材料的应用将会越来越多样化和创新化。
磁性纳米材料的制备与应用发展趋势

化 法是在 非晶基 础上通 过退火的热处 理 方式 实现纳 米晶化 的一种 方法 ; 高 能球磨 法 是在 高能球 磨 机 中 , 几 十 将
微 米 的磁 性 材 料粗 颗 粒 通 过 与 研磨
以从 复杂 的生 物 体 系 中分 离 到 目标 生 物 分 子 ( 蛋 白、 酸 等 ) 具 有磁 如 核 ,
性分 离 方便 、 和吸 附 的特异 性及 敏 亲 感性 高等众 多优点 。
() 共 振 成 像 对 比 剂 2 磁
液 中的金属 阳离子直接 与沉淀剂发生
化学反 应而形 成沉淀 物 ; 均匀沉 淀法 是在金属盐溶 液 中加入沉 淀剂溶液 时
球 、 磨罐及颗粒 之问 的频繁 碰撞 , 研 使 这 些微米 的固体颗粒 发生反复地被挤
祖 先就 开始 利 用磁 性材 料 , 且制 造 并
出 4 发 明之 一 的指 南 针 , 于 军 事 大 用 和航 海 。 因此 , 磁性物 质的研究 是一个 古 老 而重要 的领 域 , 是 工业 应用 方 也 面广 泛研究 的课题 。 纳米材料 与常规粗 晶材料 具有很 大性质上 的不 同, 除了具有普通材料 的
压、 变形 、 断裂 、 合等 强 烈的塑 性变 焊 形, 磁性 材料 颗粒 表 面的 缺陷 密度增 加, 晶粒逐渐细化 , 至形成纳米级磁 直 性 颗粒 。 球磨法工 艺操作简 单 , 成本 也 较低 , 使用 该法 制备 的磁 性 纳米 材 但
磁 性 纳 米 材 料 的 制备 与应 用发 展 趋 势
■ 文/ 红 轩 任
国家纳米科学 中心
磁性物质 的应用 可以一直追溯 到 中国古 代 , 早在 公 元前 4 纪 , 世 我们 的
磁性纳米材料

磁性纳米材料磁性纳米材料是指具有纳米尺度的磁性特性的材料。
由于其特殊的结构和性质,磁性纳米材料在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。
磁性纳米材料具有以下几个特点:首先,磁性纳米材料具有较大的比表面积。
纳米材料由于其尺寸较小,其比表面积较大,因此磁性纳米材料具有更高的活性。
其次,磁性纳米材料具有优异的磁性能。
磁性纳米材料具有较高的矫顽力和剩磁,因此具有较高的磁导率和饱和磁感应强度。
此外,磁性纳米材料还具有优异的磁畴特性和磁矩特性。
再次,磁性纳米材料可通过外界磁场进行控制。
磁性纳米材料中的磁矩会对外界磁场做出响应,因此可以通过外界磁场来控制磁性纳米材料的性质和行为。
磁性纳米材料在科学研究领域具有广泛的应用。
一方面,磁性纳米材料可以用于磁共振成像(MRI)、细胞分离、基因和药物传递、磁性流体和磁性流体密封等医学领域。
由于纳米材料具有较高的比表面积和强大的磁性能,因此可以提高MRI的分辨率和灵敏度,并且可以在细胞分离和基因药物传递等领域具有广泛的应用前景。
另一方面,磁性纳米材料也可以应用于磁记录和磁传感等信息技术领域。
磁性纳米材料可以用作磁性存储介质,由于其较大的磁畴特性和独特的磁矩特性,能够提高磁记录的存储密度和读写速度。
此外,磁性纳米材料还具有广泛的应用前景。
例如,磁性纳米材料可以应用于环境领域,用于水处理和废水处理。
由于纳米材料具有较大的比表面积,可以提高水中杂质的吸附和去除效果。
另外,磁性纳米材料还可以应用于能源领域,例如用于催化剂的支撑材料、锂离子电池和燃料电池的电极材料等。
总之,磁性纳米材料具有广泛的应用前景,可以在医学、信息技术、环境和能源等领域发挥重要作用。
随着纳米技术的不断发展和应用的扩大,磁性纳米材料的研究和应用将会进一步深入。
磁性纳米材料的合成与特性分析

磁性纳米材料的合成与特性分析在当今的科学研究领域中,磁性纳米材料因其独特的物理和化学性质,成为了材料科学中的一个热门研究方向。
磁性纳米材料具有超顺磁性、高矫顽力、低居里温度等特性,在生物医学、电子信息、环境保护等众多领域都展现出了广阔的应用前景。
本文将重点探讨磁性纳米材料的合成方法以及对其特性的分析。
一、磁性纳米材料的合成方法1、化学共沉淀法化学共沉淀法是制备磁性纳米材料最常用的方法之一。
其基本原理是将含有二价和三价铁离子的盐溶液在一定条件下混合,通过加入碱液使金属离子沉淀,经过一系列的处理得到磁性纳米粒子。
这种方法操作简单、成本低,但所制备的纳米粒子尺寸分布较宽,且容易团聚。
2、水热合成法水热合成法是在高温高压的水热条件下,使反应物在水溶液中进行反应生成纳米材料。
该方法可以有效地控制纳米粒子的尺寸和形貌,所制备的磁性纳米粒子结晶度高、分散性好,但反应条件较为苛刻,对设备要求较高。
3、热分解法热分解法通常是在高沸点有机溶剂中,将金属有机前驱体在高温下分解,得到磁性纳米粒子。
这种方法能够制备出尺寸均匀、单分散性好的纳米粒子,但所用的前驱体往往较为昂贵,且反应过程中需要严格控制温度和气氛。
4、微乳液法微乳液法是利用微乳液体系中的微小“水池”作为反应场所,控制纳米粒子的成核和生长。
该方法可以制备出粒径小且分布均匀的磁性纳米粒子,但微乳液的制备和后续处理较为复杂。
二、磁性纳米材料的特性1、磁学特性磁性纳米材料的磁学特性是其最重要的性质之一。
当纳米粒子的尺寸小于一定值时,会出现超顺磁性现象,即在没有外加磁场时,纳米粒子的磁性消失,而在外加磁场作用下,表现出较强的磁性。
此外,磁性纳米材料的矫顽力、饱和磁化强度等参数也会随着粒子尺寸、形状和晶体结构的变化而改变。
2、表面特性由于纳米粒子的比表面积大,表面原子所占比例高,因此表面特性对磁性纳米材料的性能有着重要影响。
表面活性剂的修饰可以改善纳米粒子的分散性和稳定性,同时也可以赋予其特定的功能,如生物相容性、靶向性等。
纳米磁性材料

纳米磁性材料
纳米磁性材料是一种具有特殊磁性性质的材料,其尺寸在纳米级别范围内。
由于其独特的结构和性能,纳米磁性材料在磁性材料领域具有重要的应用前景。
本文将对纳米磁性材料的特性、制备方法以及应用进行介绍。
首先,纳米磁性材料具有特殊的磁性特性。
由于其尺寸处于纳米级别,纳米磁性材料表现出与传统磁性材料不同的磁性行为。
例如,纳米磁性材料可能表现出更强的磁性、更高的磁饱和强度以及更低的磁滞回线。
这些特殊的磁性特性使得纳米磁性材料在磁记录、磁传感器和磁医学等领域具有重要的应用价值。
其次,纳米磁性材料的制备方法多种多样。
目前,常见的纳米磁性材料制备方法包括溶剂热法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
这些方法能够控制纳米磁性材料的形貌、尺寸和结构,从而调控其磁性能。
例如,通过调节制备条件和控制合成过程,可以制备出具有不同磁性特性的纳米磁性材料,满足不同领域的需求。
最后,纳米磁性材料在多个领域具有广泛的应用。
在磁记录领域,纳米磁性材料被用于制备高密度、高稳定性的磁记录介质,推动了信息存储技术的发展。
在磁传感器领域,纳米磁性材料被应用于制备高灵敏度、高分辨率的磁传感器,用于地磁探测、生物医学成像等领域。
在磁医学领域,纳米磁性材料被用于制备靶向性药物输送系统,实现对肿瘤的靶向治疗。
综上所述,纳米磁性材料具有特殊的磁性特性,其制备方法多样,应用领域广泛。
随着纳米技术的发展和磁性材料研究的深入,相信纳米磁性材料将在更多领域展现出其独特的优势和潜力。
磁性纳米材料

磁性纳米材料
磁性纳米材料是一种具有特殊磁性的纳米级材料,具有广泛的应用前景。
磁性纳米材料的磁性来源于其微观结构和组成,通常包括铁、镍、钴等金属或合金。
这些材料在纳米尺度下具有独特的磁性行为,因此被广泛应用于磁记录、生物医学、磁性流体、传感器等领域。
首先,磁性纳米材料在磁记录领域具有重要应用。
由于其微小的尺寸和优异的磁性特性,磁性纳米材料被广泛用于磁盘存储、磁带存储等领域。
相比传统的磁性材料,磁性纳米材料具有更高的磁记录密度和更快的磁记录速度,能够大大提高存储设备的性能。
其次,磁性纳米材料在生物医学领域也有重要应用。
通过将药物包裹在磁性纳米材料上,可以实现靶向输送,提高药物的生物利用度和疗效,减少药物对健康组织的损伤。
此外,磁性纳米材料还可以作为磁共振成像(MRI)的对比剂,提高影像的清晰度和对比度,有助于医生更准确地诊断疾病。
另外,磁性纳米材料还被广泛应用于磁性流体和传感器领域。
磁性流体是一种由磁性纳米颗粒悬浮在载体液体中形成的流体,具有良好的磁响应性和流变性能,可以用于制备磁性密封、磁性制动器、磁性悬浮等产品。
而磁性纳米材料制备的传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积小等优点,可以用于环境监测、生物传感、医学诊断等领域。
总的来说,磁性纳米材料具有广泛的应用前景,其在磁记录、生物医学、磁性流体、传感器等领域的应用正在不断拓展和深化。
随着纳米技术的不断发展,相信磁性纳米材料将会在更多领域展现出其独特的价值和潜力。
纳米磁性材料的特性、制备、应用及其发展趋势

纳 米磁性 材 料是 上世 纪 8 0年 代 出现 的一 种新 型材料 ,当颗粒 尺寸
小 到纳 米级 ( 通常在 1 0 n ~1 0 m)时 ,就会产 生表 面效应 、量 子尺寸效 应 、量 子隧道 效应 、超 顺磁性 、磁有序 颗粒 的小 尺寸 效应 、特 异的表 观 磁性等 特殊 性能…。纳米磁性 材 料的特性 不 同于常 规的磁 性材料 ,这 是 由于 与磁相 关 的特征 物理 长度恰 好处 于纳 米量级 , 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 , 如磁有序 态 向磁 无序 态转 变 。纳米 尺度磁 性材 料的 发展 , 使材 料 的磁性能 发生 了量 变到质 量 的飞跃 , 显著地 提高 了材料 的磁性 能。研 究表 明 , 当材料 的尺 寸进入纳 米
纳米磁性材料的特性 制备
麟 易 学 华 卜 寿 亮 温 建 平 杨 伟 志 曾 辉
应 用及其发
【 要 】本 文 阐述 了纳米磁 性 材 料 的概 念 和特 性 ,介 绍 了纳米 磁 摘 嘉应 学院物 理与光信 息科技学 院 广 东梅州 1 0. 41 流体 、纳米 磁 性微 粒 纳米磁 性微 晶 以及 纳米磁 性 复合材 料 的 制备 方
常相 转变 。因此 , 纳米磁 性材料 成为信 体 膜 。该 法制 备 的金 属磁 性 液体 具有 可 以用 同一种 方法 制 备 出不 同功 能 的 息 、生物 、化学 、材料 等领域 的一个研 磁性 粒子 分布均 匀、分散性 好 的特 点 。 复 合材 料 。
究 热点 。
超 声波 法是 在磁 流 体 中加入 高分
中 粉 工 22 o 国 体 业 0 .I 1N 3
尺度 后 , 比表面 急剧增 大 , 面 能相应 料 利用率 低 ,球磨罐 及球 的磨 损严 重 , 料 的 晶粒 尺寸 细化 到纳米 量级 。 表 升高 , 子 效应体 现 出来 , 得磁性 材 杂质 较多 , 本 昂贵 , 不能得 到高浓 3 4 纳 米磁性结构复合材料 的制备 量 使 . 成 还 料 具 有 一 些 奇异 的物 理 和 化 学性 能 。 度 的磁 流体 ,因而实用 性差 。 如 纳米 磁单 畴具 有 奇异 的超 顺磁 性 和
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2011412690 应用化学董会艳题目纳米材料的磁学性质、发展及其应用前景内容摘要:磁性纳米材料的特性不同于一般的磁性材料,当与磁性相关联的特征物理长度恰好出于纳米量级,以及电子平均自由路程等大致处于1~100nm量级,或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与电学性质。
不同分类的磁性纳米材料有着大不相同的特性。
从纳米科技诞生的那一刻起就对人类产生着深远的影响。
同时磁性材料一直是国民经济,国防工业的重要支柱与基础,与此同时在信息化高度发展的今天,磁性纳米材料的地位显的更加的重要与不可替代。
关键词:磁性,纳米,磁性纳米材料,应用Abstract:Characteristics of magnetic nanomaterials is different from the general magnetic materials and magnetic properties associated with the characteristics of the physical length of just for the nanoscale, and the electron mean free path, etc. generally in the 1 ~ 100nm orders of magnitude, or magnetic body size and characteristicsphysical length is quite showing the anomalous magnetic and electrical properties. Different classification of magnetic nanomaterials differ materially from those features. The moment of the birth of nanotechnology on humans with far-reaching impact. Magnetic materials has been an important pillar and foundation of the national economy, defense industry, at the same time in the development of information technology today, the status of magnetic nanomaterials significantly more important and irreplaceable.Key words:Magnetic ,Nano ,Magnetic nanomaterials,Application前言:在社会发展和科技进步的同时,磁性纳米材料的研究和应用也有了很大的突破。
磁性纳米材料在于与磁性相关联的特征物理长度恰好出于纳米量级,例如,磁单畴尺寸,超顺磁性临界尺寸以及电子平均自由路程等大致处于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与电学性质。
当磁性微粒处于单畴尺寸时, 矫顽力将呈现极大值。
铁磁材料, 如铁、钻等磁性单畴临界尺寸大约在l0 nm 量级,可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。
由于颗粒磁性与其尺寸有关, 如果尺寸进一步减小, 颗粒将在一定的温度范围内呈现出超顺磁性。
利用微粒的这个特性, 人们在开始对镍纳米微粒进行低温磁性研究, 并提出磁宏观量子隧道效应的概念, 随后在60年代末期研制成了磁性液体。
80 年代以后, 在理论与实验二方面, 开始研究纳米磁性微粒的磁宏观量子隧道效应,在1988 年首先在Fe/ Cr 多层膜中发现了巨磁电阻效应, 也为磁性纳米材料的研究奠定了更夯实的基础。
正文磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料,其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好出于纳米量级,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与电学性质。
利用这些新特性已涌现出一系列新材料,尤其在信息存储,处理与传输中已成为不可或缺的组成部分,广泛地应用于电信,自动控制,通讯,家用电器等领域,信息化发展的总趋势是向小,轻,薄以及多功能方向进展,因而要求磁性材料向高性能,新功能方向发展。
依据表述磁性材料的几个基本概念,磁性材料大致分为软磁性和硬磁性材料两大类。
软磁性材料可以被很低的外磁场磁化,但当外磁场去除后其剩磁就很低,一般矫顽力Hc在400A/m到0.16A/m 之间。
粒子软磁性行为在很多利用外磁场响应的相关应用领域十分重要,而硬磁性材料则在外磁场作用后总是表现出很大的剩磁,一般矫顽力Hc在10KA/m到1MA/m之间,其中矫顽力很大的即为永久磁铁,一般可以作为研究体系中的外加磁场。
纳米微粒尺寸到一个临界值时,便进入超顺磁状态,矫顽力Hc趋向于0,这可归纳为以下原因:在小尺寸下,超顺磁体的磁化曲线与铁磁体不同,没有磁滞现象。
当去掉外磁场后,剩磁很快消失。
在普通顺磁体中,单个原子或分子的磁矩独立地沿磁场取向,而超顺磁体以包含大于10个原子的均匀磁化的单畴作为整体协同取向,所以磁化率较一般顺磁体大很多。
当纳米粒子小到一定尺寸的时候,比如四氧化三铁粒子大小为十几二十纳米或更小,每一个纳米粒子都相当于一个小的磁畴。
当无外加磁场,粒子(磁畴)无序排列,表现为顺次。
当施加磁场,粒子按磁场排列,显示出铁磁(但比块体弱)。
纳米材料由于其组成材料的纳米粒子尺寸小,微粒表面所占有的原子数目远远多于相同质量的非纳米材料粒子表面所占有的原子数目。
随着微粒的粒径变小,其表面所占粒子数目呈几何级数增加。
单位质量粒子表面积的增大,表面原子数目的剧增,使原子配位数严重不足,同时高表面积带来的高表面能,使粒子表面原子极其活跃,很容易与周围的气体反映,也容易吸附气体。
这一现象被称为纳米材料的表面效应。
利用这一性质,人们可以在许多方面使用纳米材料来提高材料的利用率和开发纳米材料的新用途,例如,提高催化剂效率。
纳米粒子尺寸下降到一定值时,费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。
Kuto曾提出公式r=4Ef /2N(其中r为能级间距,Ef为费米能级,N为总原子数)。
宏观物质包含无限个原子(即N ∝),则能级间距r 0,而纳米材料由于所含原子数有限,即N值较小,这就导致r有一定的值,即能级间距发生分裂,能级的平均间距与纳米晶粒中自由电子的总数成反比。
纳米材料中处于分立的量子化能级汇总的电子的波动性,将直接导致纳米材料的一系列特殊性能,如特异的化学催化和光催化性能,光学非线性等。
磁性纳米材料大致可以分为四大类型:一是纳米微晶型,比如磁性纳米微晶永磁材料、磁性纳米微晶软磁材料;二是纳米颗粒型,比如磁记录介质、磁性液体、吸波材料;三是纳米有序阵列型,比如传感器、场致发光;四是纳米结构型,比如人工纳米结构材料和天然纳米结构材料。
磁性纳米微晶材料可分为纳米微晶永磁材料和纳米微晶软磁材料。
永磁材料,要求磁性强,保持磁性的能力也强,同时磁性要稳定,不易受外界环境条件的影响。
所以永磁材料要具有高的最大磁能积(BH)、高的剩余磁通密度(简称剩磁Br)、和高的矫顽力(Hc),如果要同时满足这三个量对温度等环境条件有较高的稳定性是很困难的,在实际情况中,只能根据不同的需要来选择适当的永磁材料。
目前研究较多的是稀土永磁材料,从1967年第一代稀土永磁材料发展至今,纳米级的永磁材料其磁性能更优越,其永磁性能可以随合金的组成、含量和制造工艺等的不同而有明显变化。
同时具有较高的热稳定性。
随着快淬技术的发展,使一些化合物能以亚稳态形式存在。
如果添加某些元素使亚稳相稳定化,使得对稀土永磁的探索不局限于二元系,利用快淬技术制得纳米晶具有较好的热稳定性、耐腐蚀性,适用于微电机等小型异型、尺寸精度要求高的永磁器件。
近年来研究主要方向就是是纳米复相稀土永磁材料的研制。
软磁材料经历了晶态.非晶态、纳米微晶态的发展历程。
纳米微晶金属软磁材料具有:高磁导率、低损耗、高饱和磁化强度等优良性能,己应用于开关电源、变压器、传感器等诸多产品中,可实现器件小型化、轻型化、高频化以及多功能化。
近几年发展十分迅速。
从软磁材料追求大晶粒尺寸的微结构。
1988年新型纳米微晶软磁材料问世.均发现了非常优异的软磁特性,于是软磁材料的研制开始进入另一个极端,要求晶粒尺寸要很小,以至达到纳米量级,之后非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧体的新的竞争对手,在性能上它远优越于铁氧体,在高技术领域的应用中日益显出其重要性。
磁性纳米颗粒材料是最早进入应用的磁性纳米材料,从用途上大体可分为:(1)磁记录介质;(2)磁性液体;(3)磁性药物;(4)吸波材料四类。
磁性材料与信息化、自动化等众多行业息息相关,磁记录更是信息工业的主体,磁记录发展的总趋势是大容量、小尺寸高密度、高速度、低价格,为了提高磁记录密度,磁性颗粒尺寸已由微米、亚微米向纳米尺度晋级。
例如钡铁氧体磁粉的尺寸约40nm。
由超顺磁性所决定的极限磁记录密度理论值约为6000Gb/in2,对磁性纳米颗粒的研究,除了磁记录工业所需.同时还具有基础研究的意义,比如小尺寸效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应等研究都以纳米颗粒为研究对象。
在磁性药物方面磁性纳米颗粒作为靶向药物、磁控造影剂、细胞分离等医疗应用也是生物医学的热门研究课题,有些实验已进入临床试验阶段。
纳米有序阵列是磁记录材料进一步的发展方向“量子磁盘”采用化学电镀,电子刻蚀等工艺将磁性纳米线进行有序排列。
利用磁纳米线形状各向异性的存储特性当线间距为10nm时,记录密度预计可达到400Gh/in2,相当于可存储20万部三国演义,正向着商品化方向发展,纳米有序阵列在传感器,场致发光等方面也具有相当广泛的用途。
在隧道结、多层膜等纳米结构中,当薄膜的厚度及间距与电子平均自由程相差不大时,电子的输运特性与电子的自旋取向有关,从而呈现出巨磁电阻效应。
巨磁电阻效应是基于电子在磁性纳米结构中与自旋相关的输运特性,开拓了新的应用领域。
近几年来,磁盘记录密度突飞猛进.现已超过65Gb/in2,最主要的原因就是应用了巨磁电阻效应来读出磁头,巨磁电阻效应读出磁头在商业应用方面的年产值已逾100亿美元。
磁随机存储器(MRAM)已经进入商品化生产。
磁电子纳米结构器件是20世纪末最具有影响力的重大成果。
除巨磁电阻效应读出磁头、MRAM(磁随机存储器)、磁传感器外,全金属晶体管等新型器件的研究也已经就绪。