材料物理性能心得

学材料物理性能心得

本学期我们学了材料物理性能,对材料的微观结构有了更充分的了解,全书一共有六章.第一章为材料的热学性能,包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性等；第二章为材料的电学性能，包括材料的导电性、超导电性、介电性、磁电性、热电性、接触电性、热释电性和压电性、光学性等；第三章为材料的磁学性能，介绍有关的磁学理论、磁性的测量和磁性分析法在材料研究中的主要应用；第四章为材料的光学性质，介绍光传播电磁理论、光的折射与反射、光的吸收与色散、晶体的双折射和二向色性、介质的光散射、发光材料等；第五章为材料的弹性及内耗、内耗产生的物理本质、影响弹性模量的因素、弹性模量的测量及应用、滞弹性与内耗、内耗产生的机制、内耗的测量方法和度量、内耗分析的应用等；第六章为核物理检测方法及应用，主要介绍穆斯堡尔、核磁共振、正电子湮没和中子散射等现代物理方法。

在学习过程中对材料的磁学性能印象最深刻，物质的磁学性能在研究中非常重要，这是因为磁性是一切物质的基本属性之一，它存在的范围很广，小至微观粒子大到宇宙天体几乎丢存在着磁现象。磁性不只是一个宏观的物理量，而且与物质的微观结构密切相关；它不仅取决于物质的原子结构，还取决于原子间的相互作用，即键合情况和晶体结构等。因此，研究磁性是研究物质内部微观结构的重要方法之一。

随着现代科学技术和工业的发展，磁性材料的应用越来越广泛，特别是电子技术的发展，对磁性材料又提出了心得要求。因此，研究

有关磁性的理论、发现新型的磁性材料是材料科学的一个重要方向。下面主要介绍磁性材料的内容。

磁性材料是一种新兴的基础功能材料。虽然我们人类早在几千年前就发现了磁石相吸和磁石吸铁的现象，但我们对于磁性材料的开发研究还不足100年。经过不断的发现研究，磁性材料已经成为一个庞大的家族。早在公元前四世纪、人们就发现了天然的磁石，我国古代人民最早用磁石和钢针制成了指南针、并将它用于军事和航海。对物质磁性的研究具有悠久的历史、是在十七世纪末期和十九世纪开始发展起来的。近代物理学大发展，电流的磁效应、电磁感应等相继被发现和研究，同时磁性材料的理论出现，涌现了像法拉第等大批电磁学大师。20世纪，法国的外斯提出了著名的磁性物质的分子场假说，奠定了现代磁学的基础。

磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。

永磁材料的特性：高的最大磁能积，高的矫顽力，高的剩余磁通密度和高的剩余磁化强度，高的稳定性。

软磁材料的特性：高的磁导率，低的矫顽力，高的饱和磁通密度和高的饱和磁化强度，低的损耗和电损耗，高的稳定性。

磁性材料中纳米材料的应用最为广泛。

在磁记录方面的应用：在当代信息社会中，磁信息材料和技术的应用占有很大的比例，而纳米磁性材料更开创了重要的新应用。例如，电子计算机中的磁自旋随机存储器，磁电子学中的自旋阀磁读出头和自旋阀三极管等都是应用多层纳米磁膜研制成的。最近国际上在铁氧体和磁性金属的复合磁记录材料的研究中取得了高饱和磁化强度和高矫顽力同时兼备的良好效果。

在纳米吸波材料领域的应用：随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的发展，微波吸收材料的应用日趋广泛，磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米铁氧体具有复介质吸收特性，是微波吸收材料中较好的一种。其基本原理是当微波信号通过铁氧体材料时，将电磁波能量转化为其它形式能量( 主要是热能)而被消耗掉。这种损耗主要是铁氧体的磁致损耗和介质电损耗所致。纳米磁性材料，特别是类似铁氧体的纳米磁性材料放入涂料中，既有优良的吸波特性，又有良好的吸收和耗散红外线的性能加之密度小，在隐身方面的应用上有明显的优越性。

在纳米软磁材料方面的应用：对于软磁材料，一般要求有高的起始磁导率和饱和磁化强度，低的矫顽力和磁损耗，宽频带等。研究表明，只要选择适当的化学组分和工艺条件，便可以分别制成性能优越

的纳米永磁材料和纳米软磁材料。例如采用射频溅射法制成的纳米晶磁膜，己被制成高起始磁导率、高饱和磁通密度、高居里温度的三高。纳米软磁材料。近年来开发的纳米磁性材料正沿着高频、多功能的方向发展，其应用领域将遍及软磁材料应用的各方面，如功率变压器、高频变压器、扼流圈、可饱和电流器、互感器、磁屏蔽磁头等。新近发现的纳米微晶软磁材料在高频场中具有巨磁阻抗效应，又为它作为磁敏感元件的应用增添了多彩的一笔。

在生物医学领域的应用：磁性纳米材料经过表面改性等处理后，可作为超顺磁氧化铁纳米材料，在磁共振成像以及疾病诊断上有重要用途，也可用于磁性微球的制备。如用磁性微球制成的磁性液体，在外磁场作用下，其可向着磁化场方向运动。在均匀横向磁场中，磁性液体运动会出现紊流现象，在旋转磁场中会出现涡流现象。将磁性微粒作为载体制成微球药物制剂注入肿瘤供养动脉后，利用外磁场的诱导，载附抗癌药物的磁微球将被吸附且滞留于肿瘤区域，持续缓慢释放药物，使肿瘤及周围淋巴结组织内存在高浓度的化疗药物，而身体其它脏器药物浓度低，从而最大限度的降低药物的毒副作用，有选择性地杀伤或抑制肿瘤细胞。

在金属有机高分子磁性材料方面的应用：自80 年代末，国际上出现了以有机高分子化学和物理学为主的交叉学科，有机高分子磁学，打破了磁体只有与3d 和4f 电子金属有关，而与有机高分子无关的传统看法。有机金属高分子磁性材料分为复合型和结构型两大类: 前者是在合成树脂中添加铁氧体或稀土类磁粉，经成型，磁化成

塑料磁性材料。后者是在不加磁粉的情况下，其自身具有本征磁性的结构金属有机磁性材料。这方面的工作在理论和应用方面均有重要的意义，但尚处于探索阶段。

磁性材料将是我们未来研究方向的重点，对于在各方面的应用都有很大的意义。本学期的学习让我们对材料有了更深刻的理解，打下了更好的基础。