新型功能材料(十六)

饱和磁感应强度： 又称饱和磁通密度，是指磁体被磁化到饱和状态 时的磁感应强度。实际应用中，饱和磁感应强度往往 是指某一指定磁场（基本上达到磁饱和时的磁场）下 的磁感应强度。
磁饱和：
是指铁磁性物质或亚铁磁性物质处于磁极化强度 或磁化强度不随磁场强度的增加而显著增大的状态。

亚铁磁性：
当施加外磁场后，其磁化强度随外磁场的变 化与铁磁性物质相似。铁氧体大都是亚铁磁体。 亚铁磁性物质是绝缘体。
提高磁性能。用于制造各种截面小、形状
复杂的小型磁体元件。
永磁材料
3.永磁铁氧体。
主要有钡铁氧体和锶铁氧体，其电阻率高、 矫顽力大，能有效地应用在大气隙磁路中，特别 适于作小型发电机和电动机的永磁体。 钡铁氧体：BaFe12O17，结构大多为磁铅石型；主要 用作恒磁源，在电讯、电声、电表、电机工业中 可代替铝镍钴系硬磁金属材料。
磁记录材料

含义：
是指利用磁特性和磁效应输入（写入）、 记录、存储和输出（读出）声音、图像、数字 等信息的磁性材料。分为磁记录介质材料和磁 头材料。前者主要完成信息的记录和存储功能，
后者主要完成信息的写入和读出功能。
磁记录材料

特点：
磁记录具有记录密度高，稳定可靠，
可反复使用，时间基准可变，可记录的
永磁材料

锶铁氧体： 别名磁瓦；锶磁粉；异性锶磁粉；铁酸锶；十二铁十 九氧化锶。 分子式为：Fe12O19Sr 用途：用作永磁电机的定子。
锶铁氧体粗粉
永磁材料
4.稀土永磁材料。
主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。 5.复合永磁材料。 由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复 合而成。由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性 能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。
听到的声波范围也是20Hz-20KHz。
பைடு நூலகம்
磁记录材料

分类：
按形态分为颗粒状和连续薄膜材
料两类，按性质又分为金属材料和非
金属材料。
光功能材料
含义

指在外场（电、光、磁、热、声、力等）
作用下，利用材料本身光学性质（如折射 率或感应电极化）发生变化的原理，去实 现对入射光信号的探测、调制以及能量或 频率转换作用的光学材料的统称。
自然双折射与感应双折射

自然双折射：
由于晶体结构自身的各向异性决定，光在其内 传播时的双折射现象。又称晶体的固有双折射。 感应双折射： 当光通过有加电场、磁场或超声场的晶体时， 将产生与外场作用有关的双折射现象。又称晶体的 感应各向异性。

磁光材料

含义：
指折射率在外加磁场作用下发生感应变化的一类 光学材料；其作用原理是基于各种磁光效应。
软磁材料
6.铁钴系合金。
钴含量27％～50％。具有较高的饱和磁化
强度，电阻率低。适于制造极靴、电机转子和
定子、小型变压器铁芯等。
软磁材料
极靴：
是电机磁极一个独特的结构，在电磁铁及永
磁体中是不可缺少的部分。有人称之为磁极头，
其作用是为了获得磁场较好的线性分布，是由两 个结构相同的磁路组成，这时为了获得较好的线 性分布就会在磁极端面装极靴。

特点： 易于磁化、易于退磁。广泛应用于电子设 备和电工设备中。
软磁材料

分类： 将软磁材料按组成成分分为：
1.纯铁和低碳钢。
含碳量低于0.04%，包括电磁纯铁、电解 铁和羰基铁。特点是饱和磁化强度高，价格低 廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场 下涡流损耗大，只适于静态下使用。
软磁材料
2.铁硅系合金。 含硅量 0.5％ ～ 4.8％，一般制成薄 板使用，俗称硅钢片。在纯铁中加入硅后， 可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的 现象。可应用于交流领域，制造电机、变压 器、继电器、互感器等的铁芯。
软磁材料
7.软磁铁氧体。 非金属亚铁磁性软磁材料。电阻率高（10-2～ 1010Ω· m）,饱和磁化强度比金属低，价格低廉，广泛用 作电感元件和变压器元件 。 8. 非晶态软磁合金。 一种无长程有序、无晶粒合金，又称金属玻璃，或 称非晶金属。其磁导率和电阻率高，矫顽力小，对应力 不敏感，不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性，具有 耐蚀和高强度等特点。
软磁材料
3.铁铝系合金。
含铝6％～16％，具有较好的软磁性能， 磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好， 但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放 大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能
器等。
软磁材料
4.铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。 其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和 电阻率都较高。缺点是磁性能对成分 起伏敏感，脆性大，加工性能差。主 要用于音频和视频磁头。

温度系数：
材料的物理属性随着温度变化而变化的速 率。材料的部分属性会随着温度变化而发生变 化，如电阻温度系数、电压温度系数、热导率 温度系数等。低温度系数即高的温度稳定性。
永磁材料
2.铁铬钴系永磁合金。
以铁、铬、钴元素为主要成分，还含 有钼和少量的钛、硅元素。其加工性能好， 可进行冷热塑性变形，磁性类似于铝镍钴 系永磁合金，并可通过塑性变形和热处理
固体激光材料分为两类。
激光材料
1.一类是以电激励为主的半导体激光材料，一般采用
异质结构，由半导体薄膜组成，用外延方法和气相 沉积方法制得。 2.另一类是通过分立发光中心吸收光泵能量后转换成 激光输出的发光材料。这类材料以固体电介质为基
质，分为晶体和非晶态玻璃两种。
软磁材料
9.超微晶软磁合金。
20世纪80年代发现的一种软磁材料。由小 于50纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成， 具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能，不 仅磁导率高、矫顽力低、铁损耗小，且饱和磁 感应强度高、稳定性好。现主要研究的是铁基 超微晶合金。
永磁材料

含义：
指具有宽磁滞回线、高矫顽力、
声光材料

应用：
1.声光调制器，改变超声波的强度便可改变经 声光材料衍射的衍射光束强度。从而实现对衍 射光的强度调制。
2.声光偏转器，改变声波的驱动频率便可改变衍 射光束的方向，用这一原理可制成高速偏转光 束的声光偏转器。
声光材料
3.声光滤波器
声光衍射原理在许多方面与透射型衍射光栅相 似，而声光光栅常数可以用电控改变，完全有可能 制成电子调谐分光计。 4.信息方面
高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性
的材料。又称硬磁材料。
永磁材料

分类：
以铁、镍、铝元素为主要成分，还含有 铜、钴、钛等元素。具有高剩磁和低温度系 数，磁性稳定。分铸造合金和粉末烧结合金 两种。多用于仪表工业中制造磁电系仪表、
1.铝镍钴系永磁合金。
流量计、微特电机、继电器等。

高剩磁：
当材料被饱和磁化后，撤销外加磁场，材 料仍然对外表现出很强的磁性 。
声光材料


含义： 具有声光效应的材料。 声光效应： 超声波通过介质时会造成介质的局部压缩 和伸长而产生弹性应变，该应变随时间和空间 作周期性变化，使介质出现疏密相间的现象， 如同一个相位光栅。当光通过这一受到超声波 扰动的介质时就会发生衍射现象，这种现象称 之为声光效应。
声光材料

分类：
声光材料有液态和固态之分。 在液态材料中，水被认为是较好的声光互作用 介质。其他液态材料则因对声波和热的作用易于产 生骚动而不能保持稳定的光学性能和声衰减过大也 失去使用意义。 固态材料包括玻璃和晶体两类，是目前使用较 多的声光材料。玻璃是最普通也是最常用的声光介 质材料。
在工程技术上，实用的亚铁磁材料多为各类 铁氧体和某些金属间化合物。
铁磁材料与亚铁磁材料统称为强磁材料，简 称磁性材料。
软磁材料
5.镍铁系合金。
镍含量30％～90％，又称坡莫合金， 通过合金化元素配比和适当工艺，可控制 磁性能，获得高导磁、恒导磁、矩磁等软 磁材料。其塑性高，对应力较敏感，可用 作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性 材料。
新型功能材料
磁功能材料
含义:

指那些主要利用材料的磁性能和磁效应来
实现对能量和信息的转换、传递、调制、
存储和检测等功能作用的材料，它们广泛
地被用于机械、电子、电力、通信和仪器
仪表等领域。
分类

磁功能材料按照其性能的不同，分为
软磁性材料、永磁性材料、磁记录材
料等。
软磁材料

含义： 对于磁感应强度以及磁极化强度具有低矫 顽性的磁性材料；或矫顽力相当小，磁导率相 当高的磁性材料。
磁光效应：指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作 用而引起的各种光学现象。包括法拉第效应、克尔磁
光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。这些效应均起
源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。
弹光材料

含义：
指其折射率在外加力场作用下发生感应双 折射式变化的一类光学材料，其作用原理是基 于弹性-光学效应，亦即在外界力场作用下， 材料本身产生弹性力学应变，从而导致折射率 的感应变化。常用的弹光材料是一些具有较大 弹光系数的透明光学介质，如玻璃、晶体、塑 料等，它们多用在光测弹性力学研究中。
频率范围宽，信息写入、读出速度快等
特点。
磁记录材料

主要性能：
有优良的物理机械性能，主要指磁记录材料的外形、 几何尺寸、机械强度。其次是磁性能，主要有：
1.剩余磁感应强度Br： 指材料达到饱和磁化，然后取消磁化场强所残留的磁感 应强度，简称剩磁。Br高，材料的灵敏度高，输出信号大。 2.矫顽力Hc： 指消除材料剩磁所需要的磁场强度，Hc越高，越有利于 高频记录，以消磁不困难为限。
磁记录材料
3.矩形比：
指最大剩余磁感应强度Brm与饱
和磁感应强度Bm的比值，即Brm/Bm，
它表明材料的矩形性。比值大，可望
获得宽频响的记录。

频响范围：
指的是频率响应范围。在音箱、耳机等音频回 放设备中一般会有标注20Hz-20KHz类似这样的一个 数字范围的指标，此即是指该设备可以回放的有效 频率范围。当然，与之相对应的是，人耳理论上可
热光材料
光波在晶体中各振动方向上折射率和双折 射率变化规律的一个立体几何图形。 ） 的半轴长度发生变化、或者光轴角（晶 体两光轴相交的锐角）的变化、光轴面 的转换、光率体的旋转等。
激光材料
含义：
把各种泵浦（电、光、射线）能量转换成激光
的材料。是激光器的工作物质。
分类：
材料主要是凝聚态物质，以固体激光物质为主。
有重要应用，如脉冲压缩、光学相关器和射频 频谱分析等。
热光材料

含义：
具有热光效应的材料。
热光效应： 指当温度变化时，材料对光的折射率发生变化 的现象。
由于材料的各向异性，热光效应表现为多种多 样的，可能是光率体（又称光性指示体，是表示光 波在晶体中传播时，光波振动方向与相应折射率值 之间关系的一种几何图形。也可以说光率体是表示
分类

按照具体作用机理或应用目的之不同，
尚可把光功能材料进一步区分为电光
材料、磁光材料、弹光材料、声光材
料、热光材料、非线性光学材料以及 激光材料等多种。
电光材料

含义：
通常是指折射率在外界电场（直流或交 变场）作用下发生感应双折射式变化的材 料；其作用原理一种是基于线性电光效应 （泡克耳斯效应），另一种是基于二次电 光效应（光学克尔效应）。