功能复合材料-2-磁性复合材料 (2)知识讲解
磁性复合材料的制备及应用研究
磁性复合材料的制备及应用研究磁性复合材料是具有磁性的复合材料，通常由磁性固体颗粒和非磁性基质构成，具有广泛的应用前景。
在医学、环保、电子、生物等领域，磁性复合材料都有着重要的应用价值。
一、磁性复合材料的制备方法常见的制备方法包括机械混合法、化学共沉淀法、凝胶聚合法、微乳液法、溶胶凝胶法、气-液界面聚合法等。
其中，化学共沉淀法是一种较常用的制备方法。
其原理是利用高反应性离子通过基质溶液在共沉淀剂的作用下快速结晶，从而形成磁性固体颗粒。
具体操作可以分为以下几步：1. 配制基质溶液和共沉淀剂溶液。
2. 在室温下缓慢滴加共沉淀剂溶液到基质溶液中，搅拌均匀。
3. 在一定的温度和时间条件下进行共沉淀反应，形成磁性颗粒。
4. 进行洗涤、干燥、粉碎等后续处理，制备成磁性复合材料。
二、磁性复合材料的应用1. 医学应用由于磁性复合材料具有良好的生物相容性、低毒性、不易被免疫系统排斥等优点，因此被广泛应用于医学领域。
例如，磁性复合材料可以作为药物靶向给药的载体，能够精准地将药物输送至病变部位，提高治疗效果。
同时，磁性复合材料还可以作为诊断探针，在磁共振成像等医疗设备中发挥重要作用。
2. 环保应用磁性复合材料还可以用于环保领域，例如处理水污染物。
磁性颗粒经表面改性后，能够吸附水中的有机污染物，降低环境污染。
3. 电子应用磁性复合材料可以作为电磁屏蔽材料，具有良好的防辐射效果。
此外，也可以用于硬盘等电子产品的制造。
4. 生物应用磁性复合材料可以作为分离纯化生物大分子的重要工具。
通过在磁性复合材料表面修饰亲合性分子，可以快速高效地将带有特定标记的生物大分子（如蛋白质、细胞）从复杂的混合物中分离出来。
三、磁性复合材料研究的展望目前，在磁性复合材料的研究中，主要存在以下三个方面的挑战：1. 在制备过程中如何有效地控制磁性颗粒的尺寸、形貌、分散性和磁性能等特性，是制备优质磁性复合材料的重要难点。
2. 随着磁性复合材料应用领域的日益扩大，实现对磁性颗粒的高效分离和回收越来越受到关注。
化学知识点初中复合材料
初中化学知识点：复合材料1.什么是复合材料？复合材料是由两种或更多种不同物质组合而成的材料。
它们的组合使得复合材料具有比单一物质更好的性能和特性。
2.复合材料的组成复合材料通常由两个主要组成部分构成：基体和增强材料。
基体是主要成分，起到固化增强材料的作用。
增强材料则提供了复合材料的特殊性能。
3.基体的种类基体可以是金属、陶瓷、聚合物等。
不同的基体材料具有不同的特性。
金属基体材料通常具有高强度和刚性，适用于需要承受高压和高温的应用。
陶瓷基体材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于高温和化学环境下的应用。
聚合物基体材料具有轻质和良好的绝缘性能，适用于需要轻质和绝缘的应用。
4.增强材料的种类增强材料可以是纤维、颗粒、颗粒等。
纤维增强材料是最常见的类型，如碳纤维、玻璃纤维等。
纤维增强材料具有高强度和刚性，能够增加复合材料的强度和耐用性。
颗粒增强材料可以改善复合材料的耐磨性和耐腐蚀性能。
5.复合材料的制备方法制备复合材料的方法有很多种，其中最常见的是层压法和浸渍法。
层压法是将基体和增强材料层层叠加，并通过压力和温度使其固化在一起。
浸渍法是将基体浸入增强材料的浆料中，使其吸附增强材料，并通过固化使其固定在基体上。
6.复合材料的应用复合材料具有广泛的应用领域。
在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机和宇航器的结构件，以提高其强度和轻量化。
在汽车制造领域，复合材料可以用于制造车身和零部件，以提高汽车的燃油效率和碰撞安全性。
此外，复合材料还可以应用于建筑、体育用品、电子设备等领域。
7.复合材料的优点和挑战复合材料相比传统材料具有许多优点，如高强度、轻质、耐腐蚀等。
然而，复合材料的制备过程较为复杂，成本较高，并且在环境和可持续性方面面临挑战。
因此，如何平衡复合材料的性能和成本，以及如何解决其可持续性问题，是复合材料研究的重要课题。
总结：复合材料是由两种或更多种不同物质组合而成的材料。
它们的组合使得复合材料具有比单一物质更好的性能和特性。
磁性复合材料的制备与性能研究
磁性复合材料的制备与性能研究磁性复合材料作为一种具有特殊性能和广泛应用前景的新型材料，近年来受到了广泛关注和研究。
它是将普通材料与磁性材料相结合，通过制备工艺来调控材料的性能，使其在磁场中表现出特殊的性质。
一、磁性复合材料的制备方法磁性复合材料的制备方法多种多样，其中最常用的是溶胶-凝胶法、沉淀法和热压法。
溶胶-凝胶法是靠溶胶的制备和凝胶的成型方法制备复合材料，能够实现材料微观结构的均匀分布；沉淀法是将溶液中的离子通过化学反应沉淀成微小的颗粒，然后再烧结成块体材料；热压法则是采用高温和高压的方法将不同材料热压在一起。
这些方法各有优劣，研究人员可根据具体需求选择合适的方法。
二、磁性复合材料的性能调控磁性复合材料的性能调控是指通过控制制备工艺和材料成分来调整复合材料的磁性能、力学性能等特性。
其中，磁性是最为关键的性能之一。
1. 磁场调控磁场调控是一种常用的制备方法，通过向复合材料施加不同强度和方向的外加磁场，可以改变材料内部的磁化状态。
这种方法可以使材料的磁气泡在不同的区域分布，从而调整磁性能。
2. 组分调控复合材料的性能与其组分之间的相互作用关系密切相关。
通过调整组分的种类和比例，可以改变复合材料的性能。
例如，在纳米颗粒和磁性介质之间加入非磁性材料可以提高材料的稳定性和抗磁化损耗能力。
3. 微观结构调控利用不同的制备工艺，可以调控复合材料的微观结构，进而改变其性能。
例如，溶胶-凝胶法制备的磁性复合材料具有均匀的纳米结构，具有较高的比表面积，从而增强其磁性能。
三、磁性复合材料的应用前景磁性复合材料具有广泛的应用前景，涉及到多个领域。
1. 磁性传感器利用磁性复合材料具有的磁性能，可以制备各种类型的磁性传感器。
这些传感器对磁场的变化敏感，并能够将信号转换成电信号输出，可广泛应用于磁场测量、导航、医学等领域。
2. 磁性储存材料磁性复合材料具有良好的储存性能，可用于制备磁性记录材料。
这种材料具有较高的储存密度和较快的读写速度，是发展高性能磁存储技术的重要基础。
功能复合材料磁性复合材料
功能复合材料磁性复合材料磁性复合材料是将磁性材料与非磁性材料进行复合，使得复合材料同时具有磁性和其他特殊功能。
它可以通过控制磁性材料颗粒的尺寸、形状和分布来调控磁性性能。
磁性复合材料广泛应用于电子、医疗、能源、环境等领域。
下面将从几个方面探讨磁性复合材料的特点及其应用。
首先，磁性复合材料具有良好的磁性能。
通过增加磁性材料的含量，可以提高复合材料的磁性能，使其具有良好的磁导率和磁饱和磁感应强度。
同时，可通过调节磁性材料的颗粒尺寸和形状，来控制复合材料的磁性能。
这使得磁性复合材料可以在电磁器件、传感器等领域具有广泛应用。
其次，磁性复合材料具有多功能集成的特点。
在磁性复合材料中掺杂具有其他功能的材料，可以实现磁性与其他性能的有机结合。
例如，将磁性材料与催化剂复合，可以制备具有催化性能的磁性复合材料，可用于催化反应或磁性分离等领域。
此外，磁性复合材料还能通过调控磁性材料的形貌和结构来实现其他功能，如光学、电学、声学等性能的调控和集成。
再次，磁性复合材料具有可控性和可调性。
在制备磁性复合材料过程中，可以通过控制磁性材料的分散态和尺寸，以及非磁性材料的比例和形貌等因素来调控复合材料的结构和性能。
这使得磁性复合材料的特性能够根据实际需求进行设计和调整，具有较大的灵活性和适应性。
最后，磁性复合材料在实际应用中有广泛的应用前景。
例如，磁性复合材料可以用于磁性记录材料、电磁波屏蔽材料、磁性分离材料等方面。
在医疗领域，磁性复合材料还可以用于磁性导引、磁性定位等方面，具有重要的临床应用前景。
同时，磁性复合材料还可以用于能源存储与转换、环境污染修复等方面，为相关领域提供新的解决方案。
综上所述，磁性复合材料作为一种特殊类型的功能复合材料，具有良好的磁性性能、多功能集成的特点、可控性和可调性，并在电子、医疗、能源和环境等领域有广泛应用前景。
磁性复合材料的研究和应用将进一步推动材料科学和工程的发展，为社会和经济的可持续发展做出贡献。
磁功能复合材料及其应用
磁性复合材料及其应用摘要：纵观人类历史发展发现，材料是体现人类进步的重要物质基础。
每种重要的新型材料的应用，都会将人类支配和改造自然地能力提高到一个新的水平。
现在，人们又发现了一种新的材料复合材料他是一种由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
复合材料既可以保持原材料的某些特点，又能发挥组合后的新特征，最重要的是它可以根据需要自行设计，从而最合理的达到使用所要求的性能。
目前，关于功能性复合材料的研究有很多，如导电复合材料、磁性复合材料、耐火复合材料、耐高温复合材料、仿生复合材料、智能复合材料、纳米复合材料等，还有一些增强体纤维等等。
1.磁性复合材料简介磁性复合材料是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。
磁性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。
磁性复合材料是以高聚物或软金属为基体与磁性功能体复合而成的一类材料。
聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体）、聚合物基体（黏结剂）和加工助剂三大部分组成。
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复合材料。
典型的永磁材料包裹永磁铁氧体、铝镍钴以及稀土永磁材料。
1.1 复合型磁性复合材料复合型磁功能复合材料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。
功能磁性材料
功能磁性材料摘要：磁性材料是利用物质的磁性、各种磁效应以及它的声、光、电、热特性来满足各方而技术要求的材料。
将材料的磁性和其它的特性相结合，便会形成具有新型功能的磁性材料。
本文介绍了几种功能磁性材料的特性、制备及其应用。
关键词：功能磁性材料，制备，特性，应用Function of magnetic materialsABSTRACT：Magnetic materials is the use of magnetic properties of substances, a variety of magnetic effects as well as its sound, light, electricity, thermal characteristics to meet the parties while the technical requirements of materials.Magnetic materials and other characteristics of the combination will form a new functional magnetic materials.This article describes several characteristics of functional magnetic materials, Preparation and Application.KEY WORDS：Functional magnetic materials, preparation, properties, application引言早在很久以前，我们的祖先就发现理物质磁性现象并应用在实际生活中。
现如今，磁性材料以其磁性、光学、声学、电学和热学性能使其在当今的世界上应用广泛，尤其是功能磁性材料应用在世界各个领域。
1 磁性液体磁性液体(Magnetic Fluids) 又称磁流体, 是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂的包覆, 高度均匀分散于基载液中所形成的稳定的固液两相胶状液体[1]。
磁性复合材料
磁性复合材料
磁性复合材料是一种由磁性材料和非磁性材料组成的复合材料。
它具有磁性和非磁性材料的优点，具有广泛的应用前景。
磁性复合材料的研究和开发已经成为材料科学领域的热点之一。
磁性复合材料可以分为软磁性复合材料和硬磁性复合材料两大类。
软磁性复合材料主要用于电磁感应、变压器、电动机等领域，具有低磁滞、低磁损、高导磁率等特点。
硬磁性复合材料主要用于磁记录、磁传感器、磁存储等领域，具有高矫顽力、高矫顽力、高矫顽力等特点。
磁性复合材料的制备方法多种多样，常见的有物理混合法、化学合成法、溶液浸渗法、溶胶凝胶法等。
通过合理选择材料和制备工艺，可以得到具有优异性能的磁性复合材料。
磁性复合材料的性能主要取决于磁性材料和非磁性材料的选择、相互作用以及界面结合情况。
磁性复合材料的研究重点之一是寻找合适的磁性材料和非磁性材料的组合，以及优化它们之间的相互作用和界面结合，从而实现磁性复合材料的性能优化。
磁性复合材料具有许多优异的性能，如磁导率高、磁饱和强度高、磁滞小、磁耗低、抗腐蚀性能好等。
这些性能使得磁性复合材料在电子、通信、医疗、航空航天等领域得到了广泛的应用。
总的来说，磁性复合材料是一种具有广阔应用前景的新型材料，它不仅继承了磁性材料和非磁性材料的优点，而且还具有许多独特的性能。
随着材料科学和工程技术的不断发展，相信磁性复合材料将会在更多的领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
功能复合材料磁性复合材料(课堂PPT)
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另一方面，因为色调信号和声音信号是 低频，在磁性层深部才变弱。所以适当地搭 配上层与下层的厚度及矫顽力可得到比只使 用一种磁性材料的磁性层更高的输出功率。
这样，不同波长都提高了输出功率，可 获得更清晰的图像和声音。
然而这种双层结构给涂敷技术提出更高 的要求，不是常规涂敷方法能实现的。
其中，高聚物使用较为普遍，常用的 有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。
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永磁复合材料的制造方法常采用模压、 注塑、挤压等工艺技术。
对于软金属粘结工艺来说，由于它较为 复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200 ℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。
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很显然，与高密度的金属磁体或陶 瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加 工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。
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2.6.3 叠层结构对磁带性能的影响 在现有材料基础上，为了进一步提高记
录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。
一般对于粉状磁性材料，先制造以适当 高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料用适 当的方法进行涂敷、干燥，制造出如下图所 示的一种层压薄片，这就是记录磁带。显然， 它属于叠层型的功能复合材料。
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通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对 磁导率 r 随驱动频率的增大而急速下降， 如下图所示：
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Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化
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如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金） 制成粉末，表面被极薄的A12O3层或高聚物 分隔绝缘，然后热压或模压固化成块状软 磁体，则
磁功能复合材料
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。
土木专业建筑学二磁性功能材料三随堂的讲义共59页文档
AlNiCo合金发生的调幅分解：
1(FeCo)+2(NiAl)
1：BCC结构，Ms比FeNiAl材料中的更高，Tc~870℃。 2：NiAl
根据冷却过程中加或者不加磁场，可以得到磁各向异性或 者各向同性的材料。
磁场热处理 Alnico5合金经冶炼、铸造 固溶处理：200℃ 冷却：
1100-850℃：大于0.1℃/s的速度冷却， 900-850℃：160-420kA/m的磁场，磁场
图上虚线表示常用的Fe-Ni-Al合 金成分，它在1400℃附近成相， 900℃附近产生1+2转变。
Fe-5%Al
47.5%Ni-Al
AlNiCo合金： 相图特征，相结构，相转变和磁硬化机理与FeNiAl合
金相同 各相存在的温度范围及居里温度有所不同
AlNiCo5：24%Co，14%Ni，8%Al，3%Cu，余Fe AlNiCo8：35%Co，14%Ni，7%Al，4%Cu，5%Ti，余Fe
3.1 概述 （一）定义，基本要求，用途 （二）发展历史 （三）分类 3.2 FeNiAl, AlNiCo永磁合金 3.3 Fe-Cr-Co可加工永磁合金 3.4 稀土永磁合金 3.5 铁氧体永磁材料
3.6 双相纳米晶复合永磁材料
（一）定义，基本要求，用途 永磁材料
具有高矫顽力，高剩磁的磁性材料称为永磁材 料，也叫硬磁或者恒磁材料。
3.6 双相纳米晶复合永磁材料
间隙稀土金属间化合物永磁材料； 纳米晶复合交换耦合永磁材料。
1983年，出现了以Nd-Fe-B为 代表的第三代稀土永磁材料
R2CO17称为第二代稀土永磁
早期永磁材料是碳钢， 后来加入C,W，Cr， Al等形成磁钢
1931年，铸造铁镍铝合 金，之后加入各种添加 元素如钴、铜、钛、铌 等而发展成为牌号为 AlNiCo5、AlNiCo8的 铝镍钴合金
土木专业建筑学磁性功能材料二第一课时随堂讲义
0.75
高电阻率材料
第2种 ，磁导率的上
（PD-2） 升率小（变换
器等）
98%以上的冷
矩形磁滞回线
40 000
1.5
0.82.4
0.4
轧变形+退火 第1种 材料（环型铁 （再结晶组 （PE-1） 芯，变换器等
织
）
2 000 1.5 0.8
0.4
(001)[001], 矩形磁滞回
线
第2种 （PE-2）
提高其磁导率。
矩形磁滞回线Ni-Fe-M多元系软磁合金
65Ni-2Mo（Mn）-Fe合金Tc较高（约 600℃），经过真空轧制和纵向磁场热 （在T≤Tc附近的温度施加一定强度的磁场， 磁场方向与轧制方向即应用方向平行）处 理后，可获得矩形磁滞回线的合金。
磁存储材料是电子计算机存储器所用的 磁性材料。较早应用的是磁滞回线接近 矩形的矩磁材料，利用其两个剩磁态+Br 和-Br表示计算机中的“1”和“0”状态
第二章 磁性功能材料
第二节 软磁材料
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
2.1 概述 （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
在高温时固溶的 碳成为过饱和的 间隙原子，造成 晶格畸变，产生 附加的内应力；
以Fe3C的微粒析 出，钉扎畴壁
防止磁时效发生的途径：
高温，氢气中退火 降低金属中C含量； 缓慢退火，Fe3C足够的时间长大； 人工时效
功能复合材料-2-磁性复合材料
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从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的 驱动频率范围内不随交变场频率的升高而下降， 从而保持在一个较平稳的恒定值。
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这种复合软磁材料的相对磁导率r值可 由下式描述:
r(cd)/d (2c)
式中d、c和分别表示金属粒子尺寸、 块状金属相的磁导率和包覆层厚度。
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Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信 号的波长可能向短波长方向发展的角度出发而 设计和构思的。
短波长的磁场由于波及的深度浅，考虑到 厚度损失的问题，那么0.2um程度的超薄膜是 最理想的。要制造这样的超薄膜，真空蒸镀法 是适合的。
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很显然，与高密度的金属磁体或陶 瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加 工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。
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非磁性基体及非磁性相的比例直接影响 到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它 可用下述关系式来表达：
Mr(Ms)[0(1)2]3f
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磁层
磁粉 粘结剂 添加剂
下涂层
基膜
背涂层
记录磁带的结构
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到目前为止，为提高涂敷型磁带的性 能采取了下面一些措施： (1)提高磁性层中磁性材料的填充率； (2)尽可能缩小磁性材料的颗粒； (3)缩小磁头与磁带间的空隙，防止磁损失。
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《复合材料》 知识清单
《复合材料》知识清单一、什么是复合材料在现代材料科学的领域中，复合材料是一种极其重要的存在。
简单来说，复合材料就是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起，形成的一种新的材料。
它与单一材料的显著区别在于，其性能并非各组成材料性能的简单加和，而是通过协同作用，产生了比单一材料更优异的综合性能。
复合材料的组成部分通常包括基体和增强体。
基体就像是一个承载和传递载荷的基础框架，而增强体则赋予材料更高的强度、刚度等特殊性能。
二、复合材料的分类1、按基体材料分类金属基复合材料：以金属为基体，如铝基、钛基等，具有良好的高温性能和导电导热性。
陶瓷基复合材料：基体为陶瓷，具备耐高温、耐磨等特性。
聚合物基复合材料：常见的有树脂基复合材料，重量轻、耐腐蚀。
2、按增强体的形态分类纤维增强复合材料：其中的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维等，具有高强度和高模量。
颗粒增强复合材料：如碳化硅颗粒增强铝基复合材料，能提高硬度和耐磨性。
层状复合材料：由不同材料的层片交替堆叠而成。
三、复合材料的性能特点1、高强度和高刚度由于增强体的存在，复合材料往往具有比传统单一材料更高的强度和刚度。
2、良好的耐疲劳性能能够承受多次循环载荷而不易发生疲劳破坏。
3、优异的耐腐蚀性能可以在恶劣的化学环境中保持稳定。
4、可设计性强通过选择不同的基体和增强体，以及调整它们的比例和分布，可以定制出满足特定需求的性能。
四、复合材料的制备方法1、手糊成型这是一种较为简单的方法，工人将基体材料和增强材料手工铺叠在模具上，然后固化成型。
但这种方法生产效率较低，且质量较难控制。
2、喷射成型将基体材料和短切纤维同时喷射到模具上，然后固化。
3、模压成型将预浸料放入模具中，加热加压使其成型。
4、缠绕成型主要用于制造圆柱体或管状构件，将纤维或带材连续缠绕在芯模上。
5、拉挤成型适用于制造等截面的长条状构件，将纤维通过树脂浸润后，经过模具拉挤固化成型。
五、复合材料的应用领域1、航空航天领域在飞机结构中，如机翼、机身等部位大量使用复合材料，以减轻重量、提高性能。
2第二讲磁性材料1
? 宏观磁体由许多具有固有磁矩的原子组成。 ? 当原子磁矩同向平行排列时，宏观磁体对外显示的磁性最强。 ? 当原子磁矩紊乱排列时，宏观磁体对外不显示磁性。
一、基本概念
磁化强度M
宏观磁体单位体积在某一方向的磁矩称为磁化强度 M： M = ∑? 原子/V
磁化率? 及磁导率?
任何物质在外磁场作用下，除了 外磁场H外，由于物质内部 原子磁矩的有序排列，还要产生一个 附加的磁场 M。
什么分成磁畴？
交换能和静态磁能的竞争
一个自旋方向到另一个自旋方向的过渡？ 畴壁（Block wall ） Barkhausen effect: 外场下畴壁的变化是跳动的。（晶体的缺陷）
冷加工增加矫顽力和磁滞回线的面积： ?冷加工降低磁导率，引起磁滞回线的顺时针旋转。 ?力学硬度和磁的硬度多数情况下是相互平行的（硅铁是例外）
? 电子自旋（自旋顺磁性） ? 外场使自旋磁矩的方向趋向 于沿着外场的方向 ? 受温度影响较小
? 轨道电子顺磁性 ? 自由原子和稀土元素以及 他们的盐类和氧化物： ? 受温度影响较大
Curie Law:
Curie-Weiss Law:
只观察到自旋顺磁性： 电子轨道和晶格的耦合阻止轨道磁矩变到外场方向
磁头(recording head) 软磁材料；间距 0.3 μm
?表面加具有高矫顽力的金属涂层 ?磁阻元素（ Ni-Fe导磁合金； MnFe；MnNi；MnLa）
随机存储 (Mn-Mg)Fe 2O4 系 ， (Mn-Cu)Fe 2O4 系 ， (Mn-Ni)Fe 2O4系等。
硬盘存储 ：薄磁薄膜（ Co-Ni-Pt, Co-Cr-Ta 等） 磁光盘 MnBi, EuO, 非晶Gd-Co等
陶瓷铁氧体磁体 (脆，相对不贵 )
复合材料第六章功能复合材料共143页文档
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2.1.2 软磁复合材料
电器元件的小型化，导致磁路中追求更 高的驱动频率，为此应用的软磁材料，除在 静态磁场下经常要求的高饱和磁化强度和高 磁导率外，还要求它们具有低的交流损耗PL。
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通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对 磁导率 r 随驱动频率的增大而急速下降， 如下图所示：
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非磁性基体及非磁性相的比例直接影 响到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度， 它可用下述关系式来表达：
Mr(Ms)[0(1)2]3f
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Mr(Ms)[0(1)2]3f
其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁性 组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度； o为磁 性组元的理论密度；为复合物中的非磁性相的体 积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。
材料在复合后所得的复合材料，依据 其产生复合效应的特征，可分为两大类：
一类复合效应为线性效应； 另一类则为非线性效应。 在这两类复合效应中，又可以显示出 不同的特征。
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下表列出了不同复合效应的类别。
不同复合效应的类别
复合效应
线性效应
非线性效应
平均效应
相乘效应
平行效应
诱导效应
相补效应
共振效应
相抵效应
从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质 材料的磁性产生一次质的飞跃，与此同时，也使磁 记录密结构对磁带性能的影
在现有材料基础上，为了进一步提高记 录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。
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一般对于粉状磁性材料，先制造以适 当高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料 用适当的方法进行涂敷、干燥，制造出如 下图所示的一种层压薄片，这就是记录磁 带。显然，它属于叠层型的功能复合材料。
磁性复合材料
磁性复合材料分类——根据性质
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此对应的也有软磁和硬磁 复合材料。 典型的硬磁材料包括硬磁铁氧体、铝镍钴以及稀土硬磁材料。 一般情况下，永磁材料的密度较高，脆而硬，不易加工成复杂的形 状。但是，制成高聚物基或软金属复合材料后，上述难加工的缺点 可得到克服。 软磁材料：Fe-Si-Al合金 电器元件的小型化导致磁路中追求更高的驱动频率，常用软磁 材料达到此目的。
磁性材料分类——根据性质
• 软磁材料：高磁导率，低矫顽力，易磁化又易退磁的材料，交变 场下磁损耗小，是电工和电子技术的基础材料，用于电机，变压 器，继电器，电感，互感等。 • 永磁（硬磁）材料：高矫顽力、高剩余磁化强度的材料，用作产 生磁场。 • 磁记录材料：包括磁记录介质材料和磁读出头及写入头。磁随机 存储器（MRAM)等。 • 旋磁材料：利用旋磁性的材料。 • 特殊磁性材料：利用磁致伸缩，磁光、磁卡等效应的材料，磁性 液体等。
磁性复合材料分类——根据组成
• 1.无机磁性材料与聚合物基体构成的复合材料。 • 2.无机磁性材料与低熔点金属基体构成的复合材料。
• 3. 有机聚合物磁性材料与聚合物基体构成的固态复合材料。
• 4. 以无机磁性材料与载液构成的液态复合材料-磁流变体。
聚合物基磁性复合材料
聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉（功能体） 、聚合物基体（黏结剂） 和加工助剂三大部分组成。基体主要分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性 树脂类三种。 磁粉颗粒大小是影响磁性复合材料性能的重要因素。 磁粉粒度分布也对磁性复合材料性能有影响。 基体主要分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类三种。 • 1.铁氧体磁粉BaO·Fe2O3、SrO·Fe2O3 • 2.SmCo5类磁粉第一代稀土复合永磁材料 • 3.Sm2Co17类磁粉第二代稀土复合永磁材料 • 4.NdFeB第三代稀土复合永磁材料
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A 依赖于磁性材料性能、形状和填充量的系数； V 磁性材料填充的体积分数。
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功能复合材料
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随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。
μr(V) = 1 + B V 2 B，磁感应强度。
对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不 同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其 粒子形态相似而磁性能不同，则μr 与各磁性材料
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功能复合材料
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通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对 磁导率 r 随驱动频率的增大而急速下降， 如下图所示：
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功能复合材料
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Fe--Si---Al粉末颗粒复合体相对磁导率随驱动频率的变化
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功能复合材料
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如果把软磁材料（例如Fe--Si--A1合金） 制成粉末，表面被极薄的A12O3层或高聚物 分隔绝缘，然后热压或模压固化成块状软 磁体，则
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2.6 磁性记录与读出 2.6.1 磁性记录材料的工作原理
记录声音和图像，然后将其读出(再生) 的过程，如下图所示：
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音光
电气 信号
磁性 信号
磁头
作为磁 性保留
记录材料
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磁记录再生的原理示意图
功能复合材料
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由麦克风及摄像机将声音及光变成电 信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在 磁记录介质上。
也可以选用两种或两种以上的不同磁 粉与高分子材料复合，以便得到更宽范围 的实用性能。
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功能复合材料
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2.5 软磁复合材料
电器元件的小型化，导致磁路中追求更 高的驱动频率，为此应用的软磁材料，除在 静态磁场下经常要求的高饱和磁化强度和高 磁导率外，还要求它们具有低的交流损耗PL。
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
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磁层
磁粉 粘结剂 添加剂
下涂层
基膜
背涂层
记录磁带的结构
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到目前为止，为提高涂敷型磁带的性 能采取了下面一些措施： (1)提高磁性层中磁性材料的填充率； (2)尽可能缩小磁性材料的颗粒； (3)缩小磁头与磁带间的空隙，防止磁损失。
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功能复合材料
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上面这些都是能够提高磁带记录密度的 措施。但是，这些改进都是有限度的，超过 一定极限值会导致一些负面作用出现。
因此，为了进一步改善记录密度，就需 要有新的叠层构思和技术，即要创造出以复 合技术为中心的新功能。
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功能复合材料
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目前，研究者对此进行两种尝试。
表中的排列是按发展的顺序排列的。
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磁性材料
-Fe2O3 Co- -Fe2O3 金属Fe Co-Ni 合金
Mr/T (1400~1800)*10-4 (1400~1800)*10-4 (2300~2900)*10-4 (11000~12000)*10-4
Hc/A.m-1 (15.92~31.83)*103 (47.75~71.62)*103 (111.41~127.33)*103 (55.71~59.69)*103
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显然，选择合适的金属粒子尺寸和包 覆层厚度即可获得所需的相对磁导率r值， 这对电感器和轭源圈的设计是十分重要的。
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由于绝缘物质的包覆，这类材料的电阻 率比其母体合金高得多(高1011倍)，因此在交 变磁场下具有低的磁损耗PL。
体积分数V i 的关系可表示为：
μr(V1，V2) = 1 + B1V2 2+ B2V2 2
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2.3.2 磁性复合材料的分类
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有 相应的软磁和硬磁复合材料。
此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂 覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘 用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料， 又如与液体混合形成磁流体等。
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此外，磁性材料具有较好的性能，本 身就可以提高记录密度。各种磁性粉末的特 性如下表所示
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Co-Ni合金薄膜磁带是基于将来需记录信 号的波长可能向短波长方向发展的角度出发而 设计和构思的。
短波长的磁场由于波及的深度浅，考虑到 厚度损失的问题，那么0.2um程度的超薄膜是 最理想的。要制造这样的超薄膜，真空蒸镀法 是适合的。
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功能复合材料
下图显示了在1MHz高频下，复合材料 磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。
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从图中可看
出，粉末尺寸越
磁 损
小，损耗越低。 耗
PL/kW.m-3
因此，可以 通过调整磁性粉 末颗粒的尺寸来 调节损耗ＰL值。
磁粉粒度/ um 磁损耗与软磁粉粒度的关系
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永磁复合材料的功能组元是磁性粉末， 高聚物和软金属起到粘结剂的作用。
其中，高聚物使用较为普遍，常用的 有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。
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永磁复合材料的制造方法常采用模压、 注塑、挤压等工艺技术。
对于软金属粘结工艺来说，由于它较为 复杂，因此除磁体要求在较高温度下(＞200 ℃)使用外，很少采用这种金属基复合磁体。
分为橡胶类、热固性树脂类和热塑性树脂类 三种。
2.2.3 加工助剂
为了改善复合体系的流动性，常加入各种助 剂以提高磁功能体沿易磁化轴的方向取向和提高 磁粉含量，常使用一些硬脂酸盐润滑剂、偶联剂 及增塑剂等。其中硅烷偶联剂同时对提高磁功能 体的抗氧化能力起到一定作用。
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从图A、B、D曲线看出，它的r值在相当宽的 驱动频率范围内不随交变场频率的升高而下降， 从而保持在一个较平稳的恒定值。
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这种复合软磁材料的相对磁导率r值可 由下式描述:
r(cd)/d (2c)
式中d、c和分别表示金属粒子尺寸、 块状金属相的磁导率和包覆层厚度。
2.2.4 聚合物基磁性复合材料的制备工艺
常采用模压、注塑、挤压等工艺技术。
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NdFeB/环氧树脂复合材料 的性能与成型压力的关系
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2.3 磁性复合材料的性能、分类及应用
2.3.1 磁性复合材料性能与填充磁体含量的关系 对低填充量的颗粒状磁性功能体填充的复合材料：
μr(V) = 1 + A V
2.3.3 磁性复合材料的应用
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2.4 永磁复合材料
典型的永磁材料包括永磁铁氧体、铝镍 钴以及稀土永磁材料。
一般情况下，永磁材料的密度较高， 脆而硬，不易加工成复杂的形状。
但是，制成高聚物基或软金属基复合 材料后，上述难加工的缺点可得到克服。
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从表中可看出，每一次材料的重大改进都使介质 材料的磁性产生一次质的飞跃，与此同时，也使磁 记录密度获得一次大的提高。
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2.6.3 叠层结构对磁带性能的影响 在现有材料基础上，为了进一步提高记
录密度，就应考虑在叠层结构上的优化。
一般对于粉状磁性材料，先制造以适当 高分子为粘结剂的涂料，然后把该涂料用适 当的方法进行涂敷、干燥，制造出如下图所 示的一种层压薄片，这就是记录磁带。显然， 它属于叠层型的功能复合材料。
读出时，与记录过程相反，使声音和 图像再生。
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理想的磁记录介质要尽可能地高密度， 能长期保存记录，再生时尽可能高输出。
在考虑能够实现高密度、长期保存、高
输出时，大致有两方面的考虑，一是磁性材
料的种类，二是以磁性层为中心的叠层结构
的构成。
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2. 2 聚合物基磁性复合材料
聚合物基磁性复合材料主要由强磁粉 （功能体） 、聚合物基体（黏结剂） 和加 工助剂三大部分组成。
2.2.1 无机磁粉功能体
磁粉性能的优劣与其组成、颗粒大小、粒度 分布以及制造工艺有关。
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1. 铁氧体磁粉 2. SmCo5类磁粉 3. Sm2Co17类磁粉 4. NdFeB
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复合永磁材料的良好成型性，使其适用 于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车 仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。
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复合永磁材料的功能体可看作是各类 磁体粉末（如铁氧体、铝镍钴、Sm--Co、 Nd--Fe--B等）制成的粘结磁体。
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