磁性纳米材料.docx

1.1 磁性纳米材料 在过去的二十年里，由于磁性纳米材料的快速发展，促使纳米技术取得了巨大的进步和不一般的成果[24]。目前，人们已经能够从无机单质到高分子聚合物，从单组分到多组分复合以及从对称结构到非对称结构，制备出各式各样的纳米材料。不仅如此，纳米材料在生命科学，能源，环境[25]等方面也取得了许多非常重要的应用成果。其中，应用磁性纳米材料在生物医学领域中是最具代表性。超顺磁性纳米粒子（由铁素体）表明，许多生物价值优异且不可替代。磁性是物质的固有属性。这个物质的磁性是由内部电子和原子核的旋转和旋转产生的。因此，小到微观纳米粒子，大至宏观块体，甚至宇宙天体，都不同程度地具有一定的磁性特征。磁性材料是一种古老且用途广泛的功能材料。磁性材料是一种古老而多才多艺的功能材料。使用磁性材料可以追溯到3000年前:在古代中国，人们使用的指南针是一种天然磁铁。在现代，磁性材料在人类社会的生活和生产中得到了广泛的应用，就像变压器的铁芯材料、电子技术的微波电子管、存储数据的磁碟。在通信工程中使用家用电器和家用电器。磁性材料深刻地渗透到人类生活和生产的各个方面，并在人类社会的发展和进步中发挥了核心作用。 1.3.1 磁性材料的分类 磁性材料具有很多种不同的分类标准。按照材料磁性产生的机理，磁性材料可分为：(1)铁磁性材料，如铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、坡莫合金(FeNi)等；(2)亚铁磁性材料，典型的亚铁磁性物质有磁铁矿(Fe3O4)、铁氧体等；(3)顺磁性材料，典型的顺磁性物质有稀土元素和铁族元素的盐类；(4)反铁磁性材料，典型材料有氧化镍(NiO)，过渡元素的盐类和化合物等；(5)抗磁性材料，代表性材料有有机物、惰性气体、硫磺(S)等。按照应用特征，磁性材料可分为：(1)硬磁材料，又叫永磁材料，经外加磁场磁化并去掉磁场后，仍能保持高的剩余磁性且不受外加磁场和环境的影响。硬磁材料一般具有以下特点：高的矫顽力和内禀矫顽力，高的剩余磁感应强度和磁化强度，高的磁能积和高的稳定性(不易受外界干扰)。永磁材料的实际应用主要是利用其在气隙中能够产生高的磁场，磁极间的相互作用和产生磁场对带电体的作用来做功，从而实现能量与信息的转换，典型代表有铁钴合金，钕铁硼等；(2)软磁性材料，矫顽力低，易被外加磁场磁化且容易退磁，软磁材料的主要特征有磁导率高、矫顽力低、饱和磁化强度高、剩余磁感应强度小等。另外，软磁材料还具有低铁损、高电阻、低磁致伸缩系数等特点，主要用于变压器、继电器铁芯、磁记录磁头、发电机的定子和转子等，如铁系合金、铁氧体化合物等；(3)信磁材料，在信息技术中应用的磁性材料，主要有磁存储材料，微波材料，磁记录材料等；(4)特磁材料，主要有磁电阻材料，磁性液体，磁致伸缩材料和磁制冷材料按照材料组分的不同，磁性材料又可划分为如下几种：(1)金属单质类磁性材料，如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)等；(2)合金类磁性材料，如铁镍合金(FeNi)、钴铀合金(CoPt)、钕钴合金(Nd2Co17)等；(3)金属氧化物类磁性材料，如铁氧体(Fe3O4)、钡铁氧体(BaFe12O19)等。 1.3.2 磁性材料的性能 （1）超顺磁性 超顺磁性主要要是指尺寸足够小的磁性纳米材料，纳米晶体颗粒将不再具有原来畴结构，当使矫正力为零的情况下，在常温状态下出现磁极的随意性。只有磁粒子的粒径直径D小于超顺磁的临界尺寸 D0时，才能有可能出现超顺磁性，通过热运动才能够打破磁粒子之间的相互作用，使得材料的剩磁和矫顽力都为零，因此在判断一个材料上是否具有超顺磁性时，应首先判断其颗粒大小是否在临界尺寸以下，其次是根据单畴磁化强度、粒子间相互作用以及所处温度环境等进而判断。