磁功能复合材料范文
《2024年磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》范文

《磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,环境污染问题日益严重,特别是水体污染已经成为影响人类健康和社会可持续发展的重要问题。
在各种水体污染物中,重金属离子因其持久性、毒性和对环境的潜在影响而备受关注。
为了解决这一问题,高效、环保的水处理技术受到了广泛关注。
磁性氧化石墨烯复合材料作为一种新型的吸附材料,因其独特的物理化学性质和优异的吸附性能,近年来在环境治理领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法及其对重金属离子的吸附性能。
二、磁性氧化石墨烯复合材料的制备磁性氧化石墨烯复合材料的制备主要包括石墨烯的氧化、磁性材料的制备以及二者的复合过程。
1. 石墨烯的氧化石墨烯的氧化是制备氧化石墨烯的关键步骤,通常采用强氧化剂如高锰酸钾等对天然石墨进行氧化处理。
经过氧化处理后,石墨层间的碳原子被引入含氧官能团,从而得到氧化石墨。
2. 磁性材料的制备磁性材料通常采用铁、钴、镍等金属氧化物或合金。
在本研究中,我们选择四氧化三铁(Fe3O4)作为磁性材料。
通过共沉淀法或热分解法制备得到四氧化三铁纳米粒子。
3. 磁性氧化石墨烯复合材料的制备将制备得到的氧化石墨烯与四氧化三铁纳米粒子进行复合。
通常采用的方法包括溶液混合法、原位生长法等。
在本研究中,我们采用溶液混合法,将四氧化三铁纳米粒子均匀分散在氧化石墨烯溶液中,通过搅拌、干燥、煅烧等步骤得到磁性氧化石墨烯复合材料。
三、磁性氧化石墨烯复合材料的吸附性能研究1. 吸附实验采用批量吸附实验法,将磁性氧化石墨烯复合材料与含重金属离子的水溶液进行接触,研究其对重金属离子的吸附性能。
通过改变吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值等条件,探讨各因素对吸附效果的影响。
2. 吸附机理分析通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等手段,分析磁性氧化石墨烯复合材料对重金属离子的吸附机理。
结果表明,磁性氧化石墨烯复合材料通过静电作用、配位作用等方式实现对重金属离子的有效吸附。
《新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性研究》范文

《新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性研究》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展,电磁波干扰(EMI)问题愈发突出,而高频软磁材料作为解决此问题的关键材料之一,其电磁波吸收特性成为研究热点。
本篇论文主要研究新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性,通过对其电磁参数及微观结构进行详细分析,旨在提高材料对电磁波的吸收效率及扩展其应用范围。
二、新型复合结构高频软磁材料的制备及组成本研究所涉及的新型复合结构高频软磁材料采用独特的制备工艺,主要由铁氧体、金属微粒、碳基材料等组成。
其中,铁氧体作为主要成分,具有较高的磁导率和磁饱和强度;金属微粒能够提供较高的电导率,增强材料的导电性能;碳基材料则可有效提高材料的电磁波吸收能力及抗氧化性。
各组分之间的合理搭配,形成了新型的复合结构高频软磁材料。
三、电磁参数分析1. 复介电常数与复磁导率:通过矢量网络分析仪对材料进行测试,得到了复介电常数和复磁导率等电磁参数。
分析结果表明,该材料具有较高的复介电常数和复磁导率,有利于提高电磁波的吸收效率。
2. 损耗因子:通过对材料进行损耗因子的测试,发现该材料具有较高的介电损耗和磁损耗,能够有效地将电磁波能量转化为热能及其他形式的能量损耗。
四、微观结构与电磁波吸收特性关系分析通过对材料的微观结构进行观察,发现材料的微观结构对其电磁波吸收特性具有重要影响。
材料中的铁氧体颗粒、金属微粒及碳基材料在复合过程中形成了特殊的空间分布和取向排列,从而使得材料具有优异的电磁波吸收性能。
此外,材料的孔隙结构、颗粒大小等因素也会影响其电磁波吸收特性。
五、电磁波吸收性能的优化及实验验证针对材料的电磁波吸收性能进行优化,通过调整组分比例、制备工艺等手段,得到了具有更高电磁波吸收性能的新型复合结构高频软磁材料。
通过实验验证,优化后的材料在较宽的频率范围内具有较高的电磁波吸收效率,且具有良好的耐候性和稳定性。
六、结论本研究通过对新型复合结构高频软磁材料的制备、组成、电磁参数及微观结构进行分析,研究了其电磁波吸收特性。
《磁载C-TiO2纳米复合材料合成及其光催化性能研究》范文

《磁载C-TiO2纳米复合材料合成及其光催化性能研究》篇一一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重,光催化技术因其高效、环保的特性,已成为解决这些问题的有效途径之一。
在众多光催化材料中,TiO2因其良好的化学稳定性、无毒性及高光催化活性而备受关注。
然而,传统的TiO2光催化剂存在光生电子-空穴对复合率高、可见光利用率低等问题,限制了其实际应用。
近年来,磁载C-TiO2纳米复合材料因其独特的性质和良好的应用前景,成为了光催化领域的研究热点。
本文旨在研究磁载C-TiO2纳米复合材料的合成方法及其光催化性能,以期为解决环境问题提供新的思路和方法。
二、磁载C-TiO2纳米复合材料的合成1. 材料选择与制备本实验选用碳纳米管(CNTs)和TiO2为原料,通过溶胶-凝胶法与化学气相沉积法相结合的方式,制备出磁载C-TiO2纳米复合材料。
具体步骤如下:(1)将CNTs进行预处理,以提高其分散性和反应活性;(2)将预处理后的CNTs与TiO2前驱体溶液混合,形成均匀的溶胶;(3)通过化学气相沉积法,将溶胶转化为C-TiO2纳米复合材料;(4)利用磁性材料对C-TiO2纳米复合材料进行负载,形成磁载C-TiO2纳米复合材料。
2. 合成条件优化在合成过程中,我们探讨了不同碳源、钛源、反应温度、反应时间等因素对产物性能的影响。
通过优化合成条件,我们得到了具有较高光催化性能的磁载C-TiO2纳米复合材料。
三、磁载C-TiO2纳米复合材料的光催化性能研究1. 光催化实验方法本实验采用甲基橙作为目标降解物,通过紫外-可见分光光度计测定其在不同时间点的吸光度,评估磁载C-TiO2纳米复合材料的光催化性能。
实验过程中,我们设置了不同光照时间、催化剂浓度等条件,以探究其光催化反应动力学。
2. 光催化性能分析实验结果表明,磁载C-TiO2纳米复合材料具有优异的光催化性能。
在紫外光照射下,该材料能够快速降解甲基橙,且降解效率随光照时间和催化剂浓度的增加而提高。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文

《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展,铁磁/铁电复合薄膜在微电子学、光电子学、传感器等领域的应用越来越广泛。
这类复合材料因其独特的磁电耦合效应,使其在多功能器件的制造中具有极大的潜力。
本文将针对两种不同的铁磁/铁电复合薄膜,深入探讨其磁电耦合效应的特性和应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是一种由铁磁材料和铁电材料组成的复合材料。
其中,铁磁材料具有显著的磁性,而铁电材料则具有自发的极化特性。
当这两种材料在纳米尺度上复合时,由于它们之间的相互作用,会形成一种新的物理现象——磁电耦合效应。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的介绍(一)复合薄膜A复合薄膜A由铁磁材料和铅基铁电材料组成。
这种材料具有高饱和磁化强度和高介电常数等特性,因此被广泛应用于微波器件、传感器等。
其磁电耦合效应的产生机制主要是由铁磁和铁电材料的相互作用所驱动的。
(二)复合薄膜B复合薄膜B则由其他类型的铁磁材料和锆基铁电材料组成。
该类薄膜在温度和电场作用下,可以表现出良好的稳定性。
同时,由于它具有更高的热稳定性和较低的漏电流,使得其在高温、高功率的应用场合具有更强的竞争力。
四、两种复合薄膜的磁电耦合效应两种复合薄膜的磁电耦合效应主要体现在它们对外部磁场和电场的响应上。
在施加磁场时,由于铁磁材料的磁化作用,使得薄膜的电阻率、介电常数等物理性质发生变化;同时,由于铁电材料的极化作用,也会对磁场产生响应。
这种相互作用使得两种材料之间形成了一种新的耦合机制,从而产生了磁电耦合效应。
五、实验结果与讨论我们通过实验研究了两种复合薄膜的磁电耦合效应。
实验结果表明,这两种复合薄膜都具有良好的磁电耦合性能,可以有效地将磁场和电场相互转换。
其中,复合薄膜A在高频下表现出更好的性能,而复合薄膜B在高温环境下则表现更为稳定。
这些结果表明,两种薄膜各自在特定场合下的应用优势。
六、应用前景这两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应具有广泛的应用前景。
《2024年新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性研究》范文

《新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性研究》篇一一、引言随着科技的进步,电磁波污染问题日益突出,因此对电磁波吸收材料的研究与开发变得尤为重要。
在众多材料中,新型复合结构高频软磁材料因其出色的电磁波吸收性能和物理特性,逐渐成为研究的热点。
本文旨在研究新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性,以期为实际应用提供理论支持。
二、新型复合结构高频软磁材料的制备与结构特点新型复合结构高频软磁材料是一种具有高磁导率、低损耗的复合材料。
其制备方法通常采用纳米技术、物理气相沉积、化学气相沉积等手段,使得材料具有高比表面积和优异的电磁性能。
此外,该材料还具有优良的机械性能和化学稳定性,可广泛应用于电磁波吸收、电磁屏蔽等领域。
在结构特点上,新型复合结构高频软磁材料主要由金属基体、介电材料和磁性颗粒等组成。
金属基体提供了良好的导电性能和机械强度;介电材料则有助于提高材料的介电性能;而磁性颗粒则赋予了材料良好的电磁波吸收性能。
这些组分的合理搭配和优化设计,使得新型复合结构高频软磁材料具有优异的电磁波吸收特性。
三、电磁波吸收特性的研究方法本部分通过理论分析、数值模拟和实验验证等多种方法,研究新型复合结构高频软磁材料的电磁波吸收特性。
1. 理论分析:通过分析材料的电导率、磁导率等物理参数,预测材料的电磁波吸收性能。
2. 数值模拟:利用电磁仿真软件,模拟材料在不同频率、不同厚度等条件下的电磁波吸收性能。
3. 实验验证:通过制备不同配比的样品,利用电磁波测量系统测量样品的反射率、透射率和吸波能力等指标,验证理论分析和数值模拟的结果。
四、实验结果与讨论通过实验验证,我们发现新型复合结构高频软磁材料在不同频率和不同厚度条件下均具有较好的电磁波吸收性能。
在X波段和Ku波段等高频段,该材料的吸波能力尤为突出。
此外,我们还发现该材料的吸波性能与金属基体、介电材料和磁性颗粒的配比密切相关。
当配比达到最佳值时,材料的吸波能力达到最优。
为了进一步探究该材料的吸波机理,我们进行了以下讨论:1. 介电损耗与磁损耗:介电材料和磁性颗粒在电磁场中产生介电损耗和磁损耗,这两种损耗共同作用使得电磁波能量被吸收并转化为热能。
《2024年微结构对电磁弹性复合材料有效性能的影响》范文

《微结构对电磁弹性复合材料有效性能的影响》篇一一、引言随着科技的发展,电磁弹性复合材料在众多领域中得到了广泛的应用。
这种材料由微小的粒子组成,具有优异的电磁和机械性能。
其微结构对于复合材料的性能具有决定性影响。
本文将详细探讨微结构对电磁弹性复合材料有效性能的影响。
二、微结构的定义与分类微结构指的是电磁弹性复合材料内部的微观组织结构,主要包括粒子的形状、大小、分布以及相互间的关系等。
微结构的不同会导致材料性能的差异。
根据粒子形态和排列方式,微结构可分为:球形粒子结构、棒状粒子结构、层状结构和复杂多相结构等。
三、微结构对电磁性能的影响1. 粒子形状和大小:粒子的形状和大小直接影响着材料的电磁性能。
球形粒子通常具有较好的电磁性能,因为其内部电子的运动相对规则,使得材料的电磁导率较为均匀。
而较大的粒子可能会提供更高的导电通路,提高材料的电导率。
2. 粒子分布:粒子在材料中的分布情况也会影响其电磁性能。
当粒子分布均匀时,材料的电磁性能较为稳定;而当粒子分布不均匀时,可能导致局部电磁导率差异较大,影响材料的整体性能。
3. 微结构的多相性:对于多相结构的复合材料,各相之间的相互作用以及它们在基体中的分布都会对材料的电磁性能产生影响。
不同相的粒子具有不同的电磁性质,其相互组合会形成独特的电磁性能。
四、微结构对机械性能的影响1. 粒子间相互作用:微结构中粒子的相互作用直接影响着材料的机械性能。
较强的相互作用可以增加材料的韧性和强度;相反,较弱的相互作用可能导致材料在受到外力时发生较大的形变。
2. 基体的性质:基体的性质也会影响材料的机械性能。
基体具有良好的强度和韧性时,可以有效地传递和分散应力,从而提高材料的整体机械性能。
3. 粒子与基体的界面:粒子与基体之间的界面是应力传递的关键区域。
良好的界面结合可以有效地传递应力,提高材料的机械强度;而界面结合不良可能导致应力集中,降低材料的机械性能。
五、微结构优化的方法与策略为了改善电磁弹性复合材料的性能,需要针对其微结构进行优化。
《磁载C-TiO2纳米复合材料合成及其光催化性能研究》范文

《磁载C-TiO2纳米复合材料合成及其光催化性能研究》篇一一、引言近年来,光催化技术在环境治理、能源转化及材料科学等领域具有广阔的应用前景。
而其中,二氧化钛(TiO2)由于其稳定的物理和化学性质以及良好的光催化性能,成为了光催化领域的研究热点。
然而,传统的TiO2材料在光催化过程中存在一些局限性,如光生电子和空穴的快速复合、对太阳光的利用率低等。
为了克服这些局限性,研究者们不断探索新的材料制备方法和改性技术。
其中,磁载C-TiO2纳米复合材料因其独特的结构和优异的性能,在光催化领域展现出良好的应用前景。
本文将介绍磁载C-TiO2纳米复合材料的合成方法,并研究其光催化性能。
二、磁载C-TiO2纳米复合材料的合成磁载C-TiO2纳米复合材料的合成主要包括碳掺杂和磁性载体的引入两个步骤。
首先,通过溶胶-凝胶法或水热法合成TiO2纳米颗粒,然后进行碳掺杂处理,以提高其对可见光的吸收能力。
接着,将磁性材料(如四氧化三铁)引入到TiO2纳米颗粒中,制备出磁载C-TiO2纳米复合材料。
这种材料具有较好的分散性、较高的比表面积和较强的光吸收能力,有利于提高光催化性能。
三、光催化性能研究1. 实验方法本实验采用紫外-可见分光光度计、电子自旋共振谱等手段对磁载C-TiO2纳米复合材料的光催化性能进行表征。
以降解有机污染物(如甲基橙、罗丹明B等)为模型反应,评价其光催化活性。
同时,通过循环实验和稳定性测试考察其在实际应用中的性能表现。
2. 结果与讨论(1)光吸收性能:磁载C-TiO2纳米复合材料对可见光的吸收能力明显提高,拓宽了其光谱响应范围。
碳掺杂使得TiO2的禁带宽度减小,有利于提高光生电子和空穴的分离效率。
(2)光催化活性:在降解有机污染物的实验中,磁载C-TiO2纳米复合材料表现出较高的光催化活性。
其降解速率常数明显高于传统TiO2材料。
这主要归因于碳掺杂和磁性载体的引入,提高了材料的光吸收能力和分散性,有利于光生电子和空穴的分离和传输。
纳米磁性功能复合材料

纳米磁性功能复合材料摘要:磁性功能材料一直是国民经济和军事领域的重要基础材料。
早在1930年,Fe3O4 微粒就被用来做成磁带;此后,Fe3O4粉末和粘合剂结合在一起被制成涂布型磁带;后来,又采用化学共沉淀工艺制成纳米Fe3O4磁性胶体,用来观察磁畴结构。
20世纪60年代磁性液体的诞生亦与此有着密切的关系。
如今,磁性功能材料广泛的应用于通信、自动控制、电信和家用电器等领域,在信息存储、处理和传输中已经成为不可缺少的组成部分,尤其在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。
面对纳米科技的发展浪潮,磁性材料无论在研究领域还是在应用领域,都已取得了长足的进步。
在磁性材料方面,量子理论的发展与磁性材料的结合,使得磁性材料的发展进入材料设计阶段。
正文:纳米磁性功能复合材料一、纳米磁性功能复合材料的定义。
<1>、磁性复合材料:以高分子材料为基体与磁性功能体复合而成的一类功能材料。
常用的磁性材料主要有铁磁性的软磁材料和硬(永)磁材料。
软磁材料的特点是低矫顽力和高磁导率。
硬磁材料则表现在高矫顽力和高磁能积。
除了上述磁性材料外,尚有铁磁材料和反(逆)铁磁材料。
<2>、纳米材料:尺度为1~100nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。
它具有断裂强度高、韧性好、耐高温等特性。
<3>、纳米复合材料:分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。
二、纳米磁性微粒的磁学特性。
<1>磁畴结构:磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。
所谓磁畴,是指磁性材料内部的一个个小区域,每个区域内部包含大量原子,这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列,但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同,如图所示。
各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。
宏观物体一般总是具有很多磁畴,这样,磁畴的磁矩方向各不相同,结果相互抵消,矢量和为零,整个物体的为零磁距,它也就不能吸引其它磁性材料。
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1.磁功能复合材料简介磁性产品种类繁多,应用广泛,在军事装备电子化及高新技术产业发展中起着重要作用,磁功能复合材料仅是其中的一个分支。
磁功能复合材料一般由粉末材料填充形成,体积含量为2~98%,而基体可以为金属、玻璃、聚合物等。
磁功能复合材料可将磁能转化为机械能,也可以将机械能转化为磁能。
从磁功能复合材料组成看,它是一种介于高分子材料和磁性材料之间的功能型材料,对于这类材料的研究我们称之为边缘科学或交叉科学。
磁功能复合材料是20世纪70年代发展起来的一种新型高分子功能材料,是现代科学技术领域的重要基础材料之一。
磁功能复合材料按组成可分为结构型和复合型两种,结构型磁功能复合材料是指聚合物本身具有强磁性的磁体;复合型磁功能复合材料是指以橡胶或塑料为粘合剂与磁性粉末混合粘结加工而制成的磁体。
磁功能复合材料的主要优点是:密度小、耐冲击强度大,制品可进行切割、钻孔、焊接、层压和压花纹等加工,而且使用时不会发生碎裂。
它可以采用一般塑料通用的加工方法(如注射、模压、挤出等)进行加工,易于加工成尺寸精度高、薄壁、复杂形状的制品,可成型带嵌件制品,对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用,因而越来越多为人们所重视,是一种很有前途的基础功能材料。
1.1结构型高分子磁性材料作为结构型高分子磁性材料的磁功能复合材料最早是由澳大利亚的科学家合成的PPH聚合物(聚双-2,6-吡啶基辛二腈)。
它具有耐热性好,在空气中加热至300℃亦不会分解的特点,但它不溶于有机溶剂,且加工成型比较困难。
后来,美国科学家用金属钒和四氟乙烯塑料聚合制成磁性高分子,它可以在不高于77℃的温度下保持稳定的磁性,但这类聚合物尚处于探索阶段,离实用化还有一定的距离。
此类聚合物的设计有两条途径:(1)根据单畴磁体结构,构筑具有大磁矩的高自旋聚合物;(2)参考α-Fe、金红石结构的铁氧体,对低自旋高分子进行调整,从而得到高性能的磁性聚合物。
常见的有聚苯硫醚-SO3体系、聚乙炔-AsF5体系以及二茂铁金属高分子有机磁性材料。
日本东京大学物性研究所野忠教授等合成的“PPH·硫酸铁”有机高分子强磁性材料,是在澳大利亚科学家合成的PPH的基础上经改进制得的,能显示出较强的磁性。
我国对结构型高分子磁性材料的研究始于20世纪80年代中期,科研人员利用新型磁功能复合材料已研制出功率分配器、射频振荡器等15种磁性元器件,这些元器件具有高频信号损失小、温度系数低、相对密度低、体积小、易加工等特点,是电子信息领域较具有发展潜力的新型磁性材料。
1.2复合型高分子磁性材料复合型磁功能复合材料现在已经实现商业化,它主要是由树脂及磁粉构成。
其中树脂起粘结作用,磁粉是磁性的主要受体,目前用于填充的磁粉主要是铁氧体磁粉和稀土永磁粉。
复合型功能复合材料特性又可分为两大类。
一类是磁性粒子最大易磁化方向是杂乱无章排列的,称为各向同性磁功能复合材料,这种复合材料的磁性能较低,一般有钡铁氧体类粘结磁体和Nd-Fe-B类稀土粘结磁体;另一类是在加工过程中通过外加磁场或机械力,使磁粉的最大易磁化方向顺序排列,称为各向异性磁功能复合材料,使用较多的是锶铁氧体磁功能复合材料。
在相同材料及配比条件下,各向同性磁功能复合材料的磁性能仅为各向异性磁功能复合材料的1/2~1/3。
(1)铁氧体类磁功能复合材料:制作各向异性功能复合材料的方法主要有磁场取向法和机械取向法。
磁场取向法是将特定的磁粉与树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等混合后,在混炼机中进行混炼、造粒,然后使用挤出机或注射剂成型,在成型的同时,外加一强磁场,使得磁粉发生旋转顺序排列,制成各向异性磁功能复合材料制品。
机械取向法是应用特定的片状磁粉与树脂、增塑剂、稳定剂、润滑剂等混炼塑化后,用压延机使磁粉在机械力的作用下发生顺序排列取向。
(2)稀土类磁功能复合材料:填充稀土类磁粉制作的磁功能复合材料属于稀土类磁功能复合材料。
稀土磁粉出现后,树脂粘结磁体飞速发展。
作粘结剂的高分子主要是橡胶、热固性树脂和热塑性树脂。
橡胶类粘结剂包括天然橡胶和合成橡胶,主要用于柔性复合磁体的制造,但与塑料相比,一般成型加工困难。
热塑性粘结剂主要为聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等。
聚酰胺(PA)类最为常见,综合考虑机械加工性、耐热性、吸湿性,目前最常见的PA基体是尼龙6、尼龙66等。
日本一项专利用尼龙与聚烯烃复合树脂作基体粘结稀土磁粉所得材料,其熔体流动性有所增强,可以加工成形状相当复杂、磁性能也相当优越的磁体。
1983年日本开发了性能优良的稀土永磁材料Nd-Fe-B,几乎同时美国GM公司开发了用快淬法生产各项同性Nd-Fe-B磁粉的新工艺。
之后该公司又与日本大同制钢公司合作,在原有MQP-A磁粉基础上,通过添加少量Nd,成工地开发出一种能用于180℃的超耐热磁粉,大大提高了Nd-Fe-B磁粉的工作温度。
1990年,日本三菱材料公司利用稀土金属间化合物吸氢的特性开发出一种建立在全新构思基础上的HDDR法,用这种方法制得的粉末具有800KA/m以上的矫顽力,晶粒尺寸约为0.3μm。
同时该方法通过在合金中添加Ga、Zr和Hf等微量元素,生产出各向异性磁粉,由该磁粉制成的粘结磁体,最大磁能积可达144KJ/m3。
Nd-Fe-B粘结磁体的成型工艺主要有:压缩成型、注射成型、挤出成型和压延法。
其中应用最多的是压缩成型,其主要工艺过程是:将稀土磁粉进行表面包覆处理后与热固性树脂混合均匀,用750MPa的压力压缩成型,在150~170℃固化。
通常使用液态双组份环氧树脂或酚醛树脂作粘结剂。
稀土类磁功能复合材料与烧结稀土磁体相比,虽然在磁性和耐热性方面要差一点,但其成型性和力学性能优良,组装及使用方便,废品率低,这是烧结磁体无法比拟的。
稀土类磁功能复合材料性能虽不如烧结稀土磁体,但却优于铁氧体磁体,而且各向异性Nd-Fe-B粘结磁体在尺寸、质量和性能等方面均较铁氧体类粘结磁体有明显优势。
例如,HDD主轴电机改用Nd-Fe-B粘结磁体,等效质量可降低9/10以上。
2.磁功能复合材料的种类磁功能复合材料可分为磁性橡胶、磁性塑料、磁性高分子微球、磁性薄膜等。
磁性橡胶、磁性塑料在技术上已较为成熟,广泛用于电子仪表、通讯、日用品等诸多领域,对电磁设备实现小型化、轻量化、精密化和高性能化的目标起着关键的作用。
磁性高分子微球、磁性聚合物膜是目前研究的热点。
2.1磁性塑料磁性塑料是一种重要的功能材料。
通过改变高分子聚合物基体和磁性填充物的种类,可以充分体现各组分的特性及整体效应,获得满足不同应用要求的磁性塑料。
直接填充法是制备磁性塑料最常用的方法,操作简单,经济实用。
但用该法制备纳米磁性物质/高分子聚合物复合材料时,极易形成较大粒径的团聚体,这样磁性塑料中的纳米物质很难发挥其独特作用。
可通过以高分子微球的形式,将纳米铁氧体引入到高分子聚合物基体中,组成新的磁性物质填充体系,赋予纳米铁氧体在聚合物基体中更佳分散性。
同传统烧结型磁性材料相比,磁性塑料具有如下特点:(1)磁性塑料在成型加工中,制品收缩率小,可以生产高精度的产品,不需再用机械加工,即可直接使用,而且磁性稳定、易于装配,在生产小型化、轻量化、密度化和高性能化的电磁设备中起着关键的作用。
(2)加工性能好,可生产齿轮、螺纹、异型孔和薄壁型等外观复杂的产品,可整体成型。
(3)生产工艺简单,经济效益好,成本低,其价格仅为烧结磁体的1/3左右。
(4)由于合成树脂包裹着磁性材料,使磁体有较高的抗冲击强度、弹性和韧性。
与传统的烧结材料相比,其拉伸强度、弯曲强度和压缩强度也有很大的提高。
由于质量轻,所以能使制品轻量化,可减少运输等费用,并且其磁性能可以调节。
2.2磁性高分子微球磁性高分子微球是将高分子与磁性无机物通过包埋、单体聚合等方法结合形成的具有磁性、粒径为几纳米到几百微米不等的特殊结构微球,具有超顺磁特性,即在外部磁场作用下,磁性微球可迅速从分散介质中分离出来;撤去外部磁场,磁性微球又可重新悬浮于分散介质中,无残余磁性。
它具有高分子微球的特征,可通过聚合、表面修饰等在磁球表面引入各种不同性质的官能团,广泛应用于分子生物学、体外临床诊断、环境与食品分析等领域。
纳米磁性高分子微球按结构大致可分为两类:核-壳结构和三明治结构。
核-壳式纳米磁性高分子复合微球的核可以是聚合物也可以是无机磁性材料;三明治结构外层和内层为聚合物,而中间为无机磁性材料。
由于核为磁性无机物,壳为聚合物的纳米磁性高分子复合微球制备相对容易,且可通过共聚、表面改性等手段在聚合物表面接上多种反应性功能基团,因此研究报道较多。
龚荣洲等曾采用原位生成法制备出酞氰钴/纳米铁微球,比饱和磁化强度为76.3Am2/kg,矫顽场为4.15KA/m,热稳定性高于150℃,与甲基硅油组成的磁流变液有良好的抗沉降性。
Wan等对γ-Fe2O3/PANI和Fe3O4/PANI纳米复合物的制备及性能进行了研究,但所制备的复合物室温电导率低(10-4~10-5S/cm),矫顽场低(H c=0),由于合成方法的原因其结构和性质也很难控制。
Deng等在此基础上曾将磁性氧化铁粒子用PANI 包裹制成具有核-壳结构的电磁纳米复合材料,但发现将该复合物侵入3mol/L的硫酸时,由于PANI结构的无内聚(不粘结)力,氧化铁磁核要脱落。
随后提出的改进合成方法是分散有Fe3O4纳米微粒的水溶液中原位聚合苯胺单体和苯胺-甲醛缩聚物(AFC)得到核-壳结构的Fe3O4-交联聚苯胺(CLPANI)复合物,分析表明该复合物表现出铁磁行为,具有高饱和磁化强度(M e=4.22~19.22emu/g),高矫顽场(H c=2~8Oe),其电导率取决于Fe3O4含量和掺杂程度,且由于Fe3O4粒子和CLPANI间存在某种相互作用使得复合物的热稳定性增加。
2.3磁性聚合物膜大块磁性材料多以薄膜形式出现。
磁性聚合物膜材料既具有磁记录、磁分离、吸波、缩波等磁特性,又具有质轻柔韧、加工性能优越等特点,可用作高磁记录密度的高分子磁膜、分离膜、电磁屏蔽膜,从而在功能性记忆材料、膜分离材料、隐身材料、微波通讯材料等多种军用、民用领域获得重要用途。
早期复合膜的应用,主要是讲超细铁氧体磁粉和聚合物基复合再涂覆在聚酯薄膜上形成记录用磁带。
随着人们对尖端膜材料、先进成膜技术的发展,对膜结构的控制,及对膜的物理、化学行为的深入研究,将膜作为提供特异的反应场、信息传递场、能量转化场等特异功能的功能材料的研究和应用增多。
镍铁合金磁性材料通过电镀嵌入聚硅烷弹性薄膜,在外加磁场作用下,膜中磁性部分产生扭转力矩导致膜的变形。
该磁性膜器可用作微流系统中的微泵装置、高分辨率轻小光学镜面及磁开关。
利用电沉积技术结合模板合成法制备的磁性微米、纳米膜可用作高密度可擦写磁记录材料、微波基板材料。