纳米晶高性能永磁材料特邀论文
纳米材料与软物质的研究现状、应用及未来发展
纳米材料与软物质的研究现状、应用与未来发展1引言1990年，第一届国际纳米科学技术会议与第五届国际扫描隧道显微学会议同时在美国巴尔的摩举办，《纳米技术》与《纳米生物学》两种国际专业期刊相继问世，标志一门崭新的科学技术——纳米科技的诞生。
从此纳米科技得到科技界的广泛关注，并迅猛发展。
1991年，诺贝尔得主、法国物理学家P.G. De Gennes在诺贝尔授奖会上以“软物质（Soft Matter）”为题进行演讲，提出了软物质的研究，统一了欧洲科学家笔下的“软物质”与美国科学家口中的“复杂流体”两个称呼。
从此，软物质研究作为物理学的一个重要研究方向得到了广泛的认可。
纳米材料与软物质的研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。
巨大的需求与技术支撑，使其在诞生之初就显现出蓬勃的生命力，而且对它们的研究经久不衰。
在知识与学科互相交叉的今天，纳米材料与软物质有可能相互结合，在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。
2纳米材料的概念广义的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。
按照维数，纳米材料的基本单元可以分为三类：零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度的材料，如纳米尺度颗粒、原子团簇等；一维，指在空间有两维处于纳米尺度的材料，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度的材料，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
纳米科技是面向纳米材料的运动规律和相互作用并在应用中实现特有功能和智能作用的技术问题，发展纳米尺度的探测和操纵。
纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征三个研究领域。
扫描隧道显微镜（STM）在纳米科技中占有重要的地位——它贯穿到七个分支领域中，以其为分析和加工手段所做的工作占一半以上。
我国纳米行业发展分析
我国纳米行业发展分析任红轩（中国科学院纳米科技中心）纳米材料技术是在80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴技术领域，是继信息技术和生物技术之后，又一深刻影响人类和社会经济发展的重大技术，它的迅猛发展将在新世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。
21世纪世界经济和社会的发展对纳米材料技术有着巨大的需求。
纳米材料技术对人类的健康、财富和安全产生的重大影响，将超过20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物对人类的影响。
在一些关键的高技术领域，纳米材料技术具有着巨大的市场冲击力。
一、高新技术领域和传统产业改造的需求分析纳米晶金属软磁功能材料主要用于制作各种高精度、高可靠性的微型磁敏和力敏器件，以及各种高品质变压器和电感器的感性元件，广泛应用于新兴电子信息，自动控制、精密测量等领域。
随着各类电子设备向高效节能、高集成化方向的迅猛发展，传统磁性功能材料已经无法满足要求。
纳米晶金属磁性功能材料的应用对高新技术产业的形成和发展，对传统产业的改造和更新换代将产生重大影响。
未来5年的市场将达数十亿元；现有钕铁硼永磁材料在1995年全球的生产总量为6000吨，其中我国为2000吨, 占总量的1/3，预测2010年全球钕铁硼永磁材料的产量将达14.6万吨, 产值达80亿美元, 其中我国的产量将达5.4万吨, 产值达约28亿美元，相关器件产值达100-150亿美元。
纳米晶稀土永磁材料是八十年代末期发现的一类新型高性能永磁材料。
纳米双相交换耦合稀土永磁材料理论最大磁能积可高达137MGOe；是目前磁能积最高的钕铁硼稀土永磁的两倍以上，纳米稀土永磁材料将带来巨大的经济和社会价值；纳米润滑添加剂作为一种性能优异的新型固体润滑添加剂，其应用前景十分广阔，市场需求巨大。
以机油润滑添加剂为例，每年可创产值10亿元；纳米磁性液体由于具有十分独特的物理特性，在航天航空、冶金机械、化工环保、仪器仪表、医疗卫生、国防军工等领域获得广泛应用。
纳米技术简介
纳米科技导论课程小论文题目:纳米技术简介学号班级教师摘要：纳米材料作为材料科学中的重要一元，最近几年来受到科学界的普遍重视。
本文将从纳米材料的概况，制备工艺，及其部份应用等方面作出综合评判关键词：纳米材料制备方式1、纳米材料概述纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度.人类对纳米的研究是在高技术领域或继信息技术和生命科学以后的又一个里程碑.正如中国的纳米首席科学家张立德所说: “大多数人竟然一无所知,纳米即将是一次产业革命”.由于物质组成的精细度达到纳米级时,就能够表现出一些独特的物理、化学的性能,从而为新材料的产生制造条件.纳米技术能在原子和分子水平上操纵物质,制造和制备优良性能的材料.因此,纳米技术是一项引领时期潮流的前沿技术,是科技之峰颠. 1982 年,科学家发明了纳米的重要工具——扫描隧道显微镜为咱们揭露了一个可见的原子、分子世界,对纳米科技的进展产生了踊跃的增进作用.纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为大体单元组成的材料。
若是按维数，纳米材料的大体单元可分为三类：1．零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。
2．一维，指在空间中有两维处于纳米尺度，如纳米四、纳米管、纳米棒等。
3．二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
因为这些单元往往具有量子性质，因此对零维、一维、二维的大体单元又别离有量子点，量子线，量子阱之称。
纳米材料是新型材料，由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，它具有常规粗晶材料不具有的特殊性能。
小尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长和超导态的相干长度或透射深度等物理特点尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层周围原子密度减小,致使声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。
例如:光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态的转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变。
刘仲武：迎接磁性材料的光明
刘仲武：迎接磁性材料的光明作者：暂无来源：《科学中国人》 2015年第9期本刊记者杜月娇刘仲武，华南理工大学材料学院教授、博士生导师。
1971年6月生，湖南邵东人，英国谢菲尔德大学博士。
主要从事磁学与磁性材料、纳米功能材料及高温合金的研究。
在Adv.Mater.、JACS、ActaMater.、APL等学术刊物上发表论文200多篇。
两次获中国航空工业总公司科技进步奖二等奖，2005年获谢菲尔德大学“DanielDoncasterPrize”，2011年入选教育部“新世纪优秀人才”。
多个国家科学基金通讯评议人，国家项目评审专家。
J.Surf.Interf.Mater.等三本国际期刊编委，广东省青年科学家协会理事。
“我国是世界上稀土资源最丰富的国家，稀土最重要的一个用途是制作稀土永磁，国际上的稀土永磁大约有80%产自中国，美国制造最先进的军事武器和自动化装备等都需要从中国进口稀土永磁，但是目前最高端的稀土永磁还是产自日本，中国有时还需从日本进口。
”研究稀土永磁的刘仲武忧心地说，“稀土永磁材料工业需求很大，我国又有这么好的资源，所以应该加快高性能稀土永磁材料研究，高效利用稀土资源。
”从2001年留学英国开始刘仲武一直从事永磁材料研究。
在华南理工大学任教期间，他见证了磁性材料实验室从简陋发展到繁盛的过程。
该团队目前已成为华南地区最大的磁性材料研究团队，在国内外拥有一定的知名度，这与刘仲武做研究的国际视野与注重实际应用是分不开的。
他积极开展国际合作。
在实际研究中，坚持产学研相结合，强调基础理论研究与应用研究并举，注重与企业开发创新合作项目，申请和授权发明专利20多项。
5年英国留学、3年新加坡访学的经历，使刘仲武在磁性材料研究方面独具国际视野。
无论是教学还是科研，他都坚持“引进来”和“走出去”相结合。
多次应邀到国际会议作报告。
每年邀请两到三位国外磁学专家到学校讲学，把自己的学生送出去，接纳留学生，注重国际国内学术交流，以国际视野审视磁学研究。
让我们一起倾听“科技的声响”：小身材 大能量 纳米晶稀土永磁材料演绎“神奇磁力”
此 一 开 始 古 人 把 磁 石 称 作 “慈
石 ”， 人 则 叫 它 为 “吸 铁 石 ” 后 或 “ 铁 ” 古 人 还 把 它 做 成 了 一 种 磁 。 可 以指 示 方 向 的 仪 器 — — 司 南 ， 这 是 中 国也 是 世 界 上 最 早 的 “ 指
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制 成 坚 硬 的 金 刚 石 的 机 器 。但 之 前 却 没 有 人 想 到 用 它 来 加 工 磁 性
材料 。 “ 技 创 新 有 时 候 就 是 你 想 科 到 了 别 人 没 想 到 的 ， 了 别 人 没 做 做 过 的 事 ， 且 做 成 了 。 葛 洪 良 并 ”
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纳 米 晶稀 土 永磁 材 料 演绎 “ 奇磁 力” 神
口 王颖 顾佳隽
什 么 是 磁 性 ？ 什 么 是 磁 性 材
料 ？ 我 们 聪 明 的 祖 先 很 久 很 久 以 前 就有所 认识 。 六 国 后 ， 嫌 “ 王 之 宫 廷 小 ”， 因 先 就
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
纳米磁性材料
（2）生成磁性液体的必要条件 ） 生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小， 生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小 ， 在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用， 在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用 ， 能在基液 中作无规则的热运动。 中作无规则的热运动。 （3） 基液 ） 水基、 煤油基 、 短基 、 二醋基 、 聚苯基 、 硅油基 、 水基 、 煤油基、 短基、 二醋基、 聚苯基、 硅油基、 氟碳基等。 氟碳基等。
5. 纳米磁记录材料
磁性纳米粒子由于尺寸小，具有单磁畴结构， 磁性纳米粒子由于尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很 用它制作磁记录材料，能使记录密度大大提高， 高，用它制作磁记录材料，能使记录密度大大提高，可比普 通的磁性材料提高10倍以上 还可以提高声噪比， 倍以上； 通的磁性材料提高 倍以上； 还可以提高声噪比，改善图象 质量。 质量。 20世纪 年代，高密度磁记录用的磁粉的尺寸就已进入到纳 世纪80年代 世纪 年代， 米尺寸，例如： 米尺寸，例如： 磁粉尺寸给为200nm×35nm， （1） 性能优良的 ） 性能优良的CrO2磁粉尺寸给为 × ， （2） 铁或其合金磁粉的尺寸给为 ） 铁或其合金磁粉的尺寸给为20nm，并制成高密度的金 ， 属磁带， 属磁带， 年代发展起来的掺Co、 的钡铁氧体 的钡铁氧体（ （3） 90年代发展起来的掺 、Ti的钡铁氧体（BaFe12O19） ） 年代发展起来的掺 典型的颗粒尺寸为六角片形，直径50nm，厚20nm， 典型的颗粒尺寸为六角片形，直径 ， ， （4） 近年来，又研究氮化铁、碳化铁等类型的纳米磁粉。 ） 近年来，又研究氮化铁、碳化铁等类型的纳米磁粉。
1963年 ， 美国国家航空与航天局的帕彭首先 采用油酸为表 年 美国国家航空与航天局的帕彭首先采用油酸为表 面活性剂，把它包覆在超细的Fe3O4微颗粒上(直径约为l0m)， 面活性剂，把它包覆在超细的Fe 微颗粒上(直径约为l m)， 并高度弥散于煤油(基液) 从而形成一种稳定的胶体体系。 并高度弥散于煤油(基液)中，从而形成一种稳定的胶体体系。 在磁场作用下， 在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的液体 一起运动，好像整个液体具有磁性，于是，取名为磁性液体 磁性液体。 一起运动，好像整个液体具有磁性，于是，取名为磁性液体。
11.1 磁性纳米材料
磁性纳米材料磁性纳米材料具有广泛的应用，已成为当今材料科学领域的研究热点之一。
磁性纳米材料与常规的磁性材料不同，主要原因是其与磁性相关的特征物理量也是处于纳米量级，如超顺磁性临界尺寸、磁交换作用长度等大致处于1-100 nm量级。
近年来，磁性纳米材料在催化、环境保护、航空航天、生物工程/生物医药、核磁成像等领域引起了科研工作者的广泛兴趣。
纳米材料因其小尺寸效应和表面效应，使得磁性纳米材料表现出不同于常规磁性材料的性质。
这是因为与磁性相关的特征物理参数恰好处于纳米量级，例如，磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸等大致都处于纳米量级。
1 磁性纳米材料分类常用的磁性材料可分为三类：第一类为单体，如单纯的铁、钴、镍等；第二类为合金，如铁镍合金、铁铝合金等；第三类为氧化物，如氧化钴、四氧化三铁等。
这其中，用的最多的是四氧化三铁(Fe304)，因为它具有粒径小、灵敏度高、毒性低、性能稳定、原材料易得等优势。
随着纳米材料科学与技术的发展，磁性Fe304纳米材料的应用开发越发引起人们的关注，特别是在生物医学领域的应用潜力巨大。
2 磁性纳米材料的特性当磁性材料粒径小到一定值时，它的磁学性质会发生很大变化。
磁性纳米材料通常包括纳米晶软磁材料、纳米晶永磁材料，室温下即可呈现为超顺磁性的磁性纳米粒子。
纳米晶软磁材料主要应用于变压器和电磁屏蔽等领域；纳米晶永磁材料主要用于信息记录、磁致冷、微电动机等领域；具有超顺磁性的磁性纳米粒子应用较为广泛，例如，环境保护、生物医学、磁性分离、锂离子电池、磁流体及磁光晶体等领域。
与磁性相关的单畴临界尺寸和超顺磁临界尺寸等特征物理长度均处于纳米数量级，而通过合成磁性纳米粒子的尺寸与这些特征的临界尺寸相当，因此磁性纳米粒子可以表现出不同于其它磁性材料的磁学性质。
2.1 单磁畴在强磁性材料中，由于材料体相的交换能、反磁场能、磁弹性能等各种能量的相互作用，使得材料体相被分成许多磁矩规则排列的小室(约10-14m3)，这些小室就被称为磁畴。
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纳米晶高性能永磁材料特邀论文
纳米晶高性能永磁材料是一种新兴的永磁材料，在磁性领域具有重要的应用前景。
相较于传统的永磁材料，纳米晶高性能永磁材料拥有更优良的磁性能和热稳定性，同时具有高饱和磁化强度、高矫顽力和高磁能积等特点。
本文将就纳米晶高性能永磁材料的制备方法和应用领域等方面进行探讨。
纳米晶高性能永磁材料制备方法方面，目前主要有熔体快淬法和机械合金化法两种。
熔体快淬法是通过迅速冷却熔体来制备纳米晶结构，其中包括快速凝固法和快速固化法；机械合金化法则是通过高能球磨或机械合金热处理等方法，使材料晶粒尺寸减小到纳米级别。
这两种方法所制备的纳米晶材料在磁性能上都有显著的提升。
纳米晶高性能永磁材料的应用领域广泛，主要包括电子设备、汽车工业和新能源等方面。
在电子设备领域，纳米晶永磁材料可用于制造电机飞轮、揣省电液晶显示器等产品，使其磁性能更好、效率更高。
在汽车工业领域，纳米晶永磁材料可以用于制造高效率的电动汽车驱动器，提高汽车的续航里程和加速性能。
在新能源领域，纳米晶永磁材料可以用于制造高效的风力发电机和太阳能电池等设备。
然而，纳米晶高性能永磁材料还存在一些问题和挑战。
首先，纳米晶材料在制备过程中易发生晶粒再长大现象，导致磁性能下降。
其次，纳米晶材料的生产成本较高，不利于大规模商业化应用。
此外，纳米晶材料的性能与其组织结构密切相关，因此制备过程中需要控制好材料的晶粒尺寸和分布。
为了解决上述问题，可以采取一些改进措施。
例如，利用外加磁场或添加适量的合金元素来抑制纳米晶材料的晶粒再生长现象；同时，开展对纳米晶材料制备工艺和成本优化的研究，以降低纳米晶材料的生产成本；另外，在制备过程中引入适量的织构结构，来调控纳米晶材料的磁性能。
综上所述，纳米晶高性能永磁材料是目前磁性材料研究领域的热点之一，具有较高的应用价值和发展潜力。
随着制备工艺的改进和技术的不断创新，相信纳米晶高性能永磁材料将会在未来的科技领域中发挥更重要的作用。