电磁学发展现状及展望
磁性能模拟技术现状和发展趋势
磁性能模拟技术现状和发展趋势摘要：电工钢片的磁特性存在各向异性问题，很早就引起了世界各国科学家以及工程师们的广泛关注。
材料磁特性的测量和模拟技术也从早期的一维测量和模拟发展到二维测量和模拟，随着科学技术的发展和现代工业应用的需求，对电工钢片材料的磁特性进行三维的测量和模拟也将会逐步变为现实关键词：磁材料模拟1. 引言电力变压器中的铁心和磁屏蔽等结构部件，通常采用高导磁性能的硅钢片叠积而成，硅钢片材料的磁性能非常复杂，并且随着计算电磁学在工业应用领域的深入发展，材料的磁特性模拟在提高仿仿真计算结果的准确度和有效性方面的作用显得更加突出。
2. 铁磁材料电磁特性的模拟技术电工钢片的磁特性存在各向异性问题，很早就引起了世界各国科学家以及工程师们的广泛关注。
材料磁特性的测量和模拟技术也从早期的一维测量和模拟发展到二维测量和模拟，随着科学技术的发展和现代工业应用的需求，对电工钢片材料的磁特性进行三维的测量和模拟也将会逐步变为现实（华人学者澳大利亚悉尼大学的朱建国教授已经成功进行了各向同性软磁材料的三维磁特性测量和模拟研究）。
因为即使材料工作在交变激励或者二维旋转激励条件下，由于磁畴的旋转，材料中的磁通分布在本质上也是三维的。
已有的研究结果表明，单向激励条件下，通过一维测量技术测得的沿取向硅钢片轧制方向和垂直轧制方向、两相正交的磁化曲线用于进行磁场计算会导致磁通密度的计算结果偏高，因此，在二维测量技术出现以后，人们又开始进行取向硅钢片的二维磁特性研究，即研究平面内产生的磁各向异性问题。
材料磁各向异性模拟中的关键问题之一是需要考虑磁通密度（B）和磁场强度（H）的空间不同向问题，因为只有在特定的情况下，才能认为两者是同方向的（对于取向硅钢片，国外学者的研究表明，在一维磁特性测量法中，当取向硅钢片试样宽度小于25mm时，B和H的方向是相同的）。
B和H的方向不一致，在磁场的仿真计算中会导致磁阻张量的非对角元素不为零。
电磁驱动的发展现状及未来趋势分析
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随着人工智能、物联网、新能源等新兴技术的发展，电磁驱动技术将会更加智能化 、自主化和高效化。
电磁驱动技术的材料、制造、装配等方面将会更加精细和严格，对技术的要求将会 更高。
电磁驱动技术的发展还需要解决一些重大挑战，如高能耗、高成本、技术标准不统 一等问题，需要加强研究和创新。
对未来研究和发展的建议和展望
03
用于精密制造和高端装备领域。
电磁驱动技术的优缺点分析
• 响应速度快：电磁驱动技术具有快速的响应能力，能够适应高速运转和复杂环境下的工作需求。
电磁驱动技术的优缺点分析
01 缺点
02
成本高：电磁驱动技术的设备和材料成本较高，不利
于推广应用。
03
对环境要求高：电磁驱动技术对工作环境和温度等条
件要求较高，需要采取相应的保护措施。
02
电磁驱动技术的发展历 程
电磁驱动技术的起源
电磁驱动技术的起源可以追溯到19世纪初，当时科学家们开 始研究电磁现象，并探索如何利用电磁力驱动物体。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，为电磁 驱动技术奠定了基础。
电磁驱动技术的发展现状
随着科技的不断进步，电磁驱动 技术得到了广泛应用和发展。
03
电磁驱动技术的分类和 应用
电磁驱动技术的分类
01
02
03
直线型电磁驱动器
利用电磁铁、线圈和永磁 体之间的相互作用，实现 直线运动。
旋转型电磁驱动器
利用电动机、发电机和电 磁铁之间的相互作用，实 现旋转运动。
振动型电磁驱动器
利用电磁铁和线圈之间的 相互作用，产生振动效应 。
电磁驱动技术的应用领域
电磁学发展现状及展望
现代磁学>>新磁学过渡
经过近一个世纪的探索，对传统磁性基本问题的认识逐渐趋于成熟 尽管还存在一些有待于进一步澄清的问题，整体来讲基本磁学理论已经 建立，对磁相关现象的认识不断深化，从表面到本质、从宏观到微观，解 释也逐渐趋于完善。 对非强电子关联磁系统，已经可以从理论上准确预言体系的基态磁结构、 磁化强度、电子自旋极化率。 有关传统固体软磁和硬磁性的研究，已逐渐成为材料科学问题，而较少 在凝聚态物理领域讨论了，磁学研究的重心逐渐从传统磁学转向以自旋电 子学为标志的新磁学研究。
子相态。探索体系在不同相之间的电子结构的演化规律，研究关联电子系统
中各种自由度随参数改变而导致的电子结构的改变，对于庞探磁电索阻相效关应量子效应
的起源，研究更有效的量子调控机理尤为重要。
多铁性现象
奇异表面规律的探索
传统磁学关注磁矩之间的相互作用导致的集体激发行为，注重宏观统计行 为的研究。统计平均往往抹平了自旋的量子特性。与此不同，现代磁学更 关心自旋的运动学与动力学行为，自旋个体的输运规律、自旋弛豫行为以 及自旋相干性的演变等，更加关注自旋的量子特性。
1.更加注重和其他学科的交叉融合 2.更加注重自旋个体运动规律的探索 3.更加注重自旋态的多场调控研究
磁学研究方向
1.自旋输运及自旋动力学问题
电子具有两个重要属性：电荷与自旋。很多重要的物理发现例如导电性、超
导电性、巡游磁性、巨磁电阻效应及微电子器件的各种功能都和电荷输运过
程密切相关。
自旋相关输运问题包括自旋流的产生、调控、输运规律、自旋相干性、
3.更加注重自旋态的多场调控研究
自旋电子学利用自旋自由度作为信息传输的载体,其关键是要达到对固态系 统中自旋自由度的有效操控。通过自旋--轨道耦合、自旋--电荷耦合及自旋 转移力矩效应，利用电场、光场结合磁场实现自旋态的调控，而传统磁学 则主要利用磁场。一个典型的例子是自旋霍尔效应的研究。对非磁性半导 体施加外电场,自旋--轨道耦合会导致在与电场垂直的方向上产生自旋流,同 时在样品的两个边界处形成取向相反的自旋积累，利用这一物理效应可能 实现自旋累积，产生自旋流。另外一个例子是自旋极化电流对固态磁矩的 调控。当自旋极化电流通过纳米尺寸的铁磁薄膜时,与多层膜磁矩的散射会 导致自旋角动量由传导电子到薄膜磁矩的转移,引起薄膜磁矩的不平衡,发 生转动、进动甚至磁化方向翻转。椭圆偏振光对电子的选择性激发也是产 生自旋极化电流一种方式。
电磁学的发展趋势
电磁学的发展趋势电磁学是物理学的重要分支之一，研究电荷和电流所产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
随着科学技术的不断发展，电磁学也在不断演进和进步。
本文将从多个方面探讨电磁学的发展趋势。
一、电磁波的应用日益广泛电磁波是电场和磁场以波动形式传播的能量。
它具有诸多优点，如传播速度快、穿透力强等，因此广泛应用于通信、雷达、无线电、卫星导航等领域。
随着无线通信技术的飞速发展，电磁波的应用也越来越广泛。
未来，随着5G技术的普及和物联网的发展，电磁波的应用将进一步扩展。
二、电磁场的仿真与优化技术的不断发展电磁场的仿真与优化技术在电磁学中起着重要作用。
通过数值方法，如有限元分析和有限差分法，可以对电磁场进行模拟和优化设计。
这些技术的不断发展使得我们能够更好地理解电磁场的行为，并在实际应用中进行优化设计。
未来，随着计算机计算能力的提升，电磁场的仿真与优化技术将得到进一步发展。
三、纳米电磁学的兴起纳米电磁学是电磁学的一个新兴领域，研究尺寸在纳米级别的电磁现象和纳米结构的电磁特性。
随着纳米科技的快速发展，纳米电磁学在光电子器件、纳米材料等领域具有广阔的应用前景。
未来，纳米电磁学将成为电磁学的一个重要研究方向。
四、电磁学与量子力学的结合电磁学和量子力学是两大重要的物理学分支，它们相互关联、相互作用。
近年来，电磁学与量子力学的结合成为一个热门的研究领域。
量子电动力学（QED）是电磁学与量子力学结合的一个成功范例，它描述了电磁场与电荷的相互作用。
未来，电磁学和量子力学的结合将在更深层次上揭示电磁现象的本质。
五、电磁学在能源领域的应用电磁学在能源领域具有广泛应用。
电力系统是电磁学的一个重要应用领域，它涉及电场、磁场和电流的相互作用。
随着清洁能源的发展，如太阳能、风能等，电磁学在能源转换和存储方面的研究也日益重要。
未来，电磁学将在能源领域发挥更大的作用。
六、电磁学与生物医学的结合电磁学在生物医学领域的应用也越来越广泛。
例如，磁共振成像（MRI）利用电磁场与人体组织的相互作用原理，成为医学影像学中的重要技术。
电磁场与无线技术的未来挑战分析
电磁场与无线技术的未来挑战分析在当今科技飞速发展的时代，电磁场与无线技术已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从手机通信到无线网络，从卫星导航到智能家电，电磁场与无线技术的应用无处不在。
然而，随着技术的不断进步和社会需求的日益增长，电磁场与无线技术在未来也面临着诸多挑战。
首先，频谱资源的有限性是一个亟待解决的问题。
随着无线通信设备的数量急剧增加，对频谱的需求也呈爆炸式增长。
目前可用的频谱资源已经变得越来越稀缺，如何更高效地利用有限的频谱资源成为了关键。
这需要我们在频谱管理和分配策略上进行创新，采用更加智能的频谱共享技术，以提高频谱的利用率。
例如，认知无线电技术能够感知周围的频谱环境，动态地选择未被使用的频谱进行通信，从而有效地缓解频谱短缺的压力。
其次，电磁兼容性问题日益突出。
在一个充满各种电子设备的环境中，不同设备之间的电磁场相互干扰，可能会导致性能下降、通信中断甚至设备损坏。
随着 5G 技术的普及以及物联网的发展，越来越多的设备接入无线网络，电磁兼容性的保障变得愈发重要。
解决电磁兼容性问题需要从设备的设计、制造到系统的集成和测试等多个环节入手，严格遵循相关的电磁兼容标准和规范，采用有效的电磁屏蔽和滤波技术，以减少电磁干扰的影响。
再者，能源消耗也是一个不可忽视的挑战。
无线设备的大量使用导致能源需求不断攀升，而电池技术的发展却相对滞后。
为了延长设备的续航时间，降低能耗成为了关键。
这需要在硬件设计、通信协议和算法等方面进行优化。
例如，采用低功耗的芯片和传感器，设计节能的通信协议，以及利用智能的功率控制算法，根据信号强度和数据传输需求动态调整发射功率，从而在保证通信质量的前提下降低能源消耗。
另外，无线通信的安全性和隐私保护面临着严峻的考验。
随着无线通信中传输的数据越来越重要和敏感，如个人信息、金融交易数据等，通信的安全性成为了用户关注的焦点。
黑客和不法分子可能会利用电磁场的漏洞进行攻击和窃取信息。
因此，需要加强加密技术、身份认证和访问控制机制，同时不断提升网络安全监测和防范能力，以保障无线通信的安全和用户的隐私。
电磁技术与社会发展
随着电磁技术的普及和应用，将产生大量相关领域的就业机会，同时 也会对传统产业造成冲击，需要关注就业结构的调整和转型。
如何应对电磁技术的潜在风险
1 2 3
加强监管与标准制定
政府和相关机构应加强对电磁技术的监管，制定 和完善相关标准和规范，确保其安全、可控地发 展。
强化科研与公众教育
加大对电磁技术科研的支持力度，同时加强公众 教育，提高人们对电磁技术的认知和理解，减少 误解和恐慌。
智能化与自适应性
未来的电磁技术将更加注重智能化和自适应性，能够根据 环境和需求自动调整工作状态，提高系统性能和效率。
对未来社会发展的影响与挑战
促进科技进步
电磁技术的发展将推动相关领域的科技进步，如通信、医疗、能源 等领域，为人类社会带来更多福祉。
改变能源结构
高效能的电磁设备将有助于可再生能源的利用和储存，降低对化石 燃料的依赖，促进能源结构的转型。
节能减排与可持续发展
电磁技术作为一种清洁能源技术，具有高效、环保、可再 生的特点，符合可持续发展的要求。例如，电磁能发电技 术可以利用废弃物、生物质等进行发电，实现能源的循环 利用。
电磁技术还可以与可再生能源相结合，提高可再生能源的 利用效率和稳定性，促进节能减排和可持续发展。例如， 电磁储能技术可以用于储存风能、太阳能等可再生能源， 解决其不稳定的问题。
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电磁技术与环境保护
减少污染排放
电磁技术应用于工业生产中，可以减少废气、废水和固体废 物的排放，降低环境污染。例如，电磁加热技术可以替代传 统的燃烧加热方式，减少燃煤、燃油等产生的废气排放。
电磁技术还可以提高生产效率，降低单位产品的能耗和资源 消耗，从而间接减少污染物的排放。例如，高频电磁感应加 热技术可以高效地加热金属材料，缩短加热时间，节约能源 。
电磁学在通信技术中的应用与发展
电磁学在通信技术中的应用与发展随着现代科技的飞速发展，通信技术已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而电磁学作为通信技术的基础，发挥着重要的作用。
本文将探讨电磁学在通信技术中的应用与发展，并展望其未来的前景。
首先，我们来了解一下电磁学的基本原理。
电磁学是研究电荷在电场和磁场中相互作用的学科。
它的基本原理可以归结为麦克斯韦方程组，这是描述电磁场的四个基本方程。
通过这些方程，我们可以理解电磁波的传播、电磁场的变化以及电磁辐射等现象。
在通信技术中，电磁学的应用非常广泛。
首先，无线通信是电磁学的重要应用之一。
无线通信是指通过无线电波进行信息传输的技术。
无线电波是一种电磁波，它可以在空气中传播，从而实现远距离的通信。
无线通信技术的发展，使得人们可以通过手机、电视、无线网络等设备进行远程通信和信息传递。
这些设备利用了电磁学的原理，将信息转化为电磁信号，并通过无线电波传输到接收设备。
无线通信技术的应用范围越来越广泛，不仅改变了人们的生活方式，也推动了社会的发展。
其次，光通信也是电磁学在通信技术中的重要应用之一。
光通信是指利用光纤作为传输介质，通过光信号进行信息传输的技术。
光纤是一种能够传输光信号的细长光导纤维，其核心是由光纤材料构成。
光通信技术利用了电磁波在光纤中的传播特性，将信息转化为光信号，并通过光纤进行传输。
相比传统的铜缆线，光纤具有更高的传输速度和更大的带宽，可以满足现代通信技术对于大容量、高速率的需求。
光通信技术在互联网、电视传输、数据中心等领域得到了广泛应用，成为了现代通信技术的重要支撑。
除了无线通信和光通信，电磁学在通信技术中还有其他的应用。
例如，雷达技术就是利用电磁波进行目标检测和测距的一种技术。
雷达通过发射电磁波，并接收目标反射回来的信号，通过分析这些信号可以确定目标的位置和距离。
雷达技术在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
此外，电磁学还在卫星通信、电磁波屏蔽、天线设计等方面发挥着重要作用。
电磁法发展现状及应用前景
地面瞬变电磁测量系统
海洋电磁法系统
系统由发射机和接收机两大部分组成。
频率域电磁测深
天然电磁波
时间域电磁测深
早
期
信
号 反 映 浅 部 结 构
晚 期 信 号 反 映 深
部
结
构
电法发展目标 （１）．三维地电理论的研究 （２）．大信息量与网络采集系统 （３）．高精度、抗干扰、自动化仪器研制 （４）．电磁法为主导 （５）．实用专业软件的开发 （６）．研究新技术、新方法
积分方程法
ＩＥＭ 的主要优点为线性方程的维数相对Ｆ ＤＭ、ＦＥＭ 要小的多，可以快速求解模型； 不足之处为，解的精度严重依赖于ＩＥ的精 确度，但一般来讲，ＩＥ的精确性无法得出 有限保证，并且其本身也是一项十分耗时的 工作．但是由于其速度快的优点，特别是在 ３Ｄ 电磁模型计算中，被广泛地应用。
积分方程法主要优点
综观上述各种数值模型方法，正演各 种数值方法不外乎把地球物理模拟转化 为复数，大型的线性方程组．因而如何 快速、准确地求解此线性方程组成为重 中之重，在数据表明，此线性方程的求 解时间约为总求解时间的８０％。
地球物理反演是由地球物理异常的分
布确定地质体的赋存状态（形状、产状、空
间位置）和物性参数（密度、磁性、电性、
电磁法发展现状及应用 前景
2023年5月13日星期六
物探在地质勘察中的地位
什么是物探？
物探仪器相当于医学中的“CT”，地球相当于 “人体”，物探技术很严密，很 深奥的应用科学。
物探的作用有多大？(千里眼)
在深部探测计划中，“攻深探盲”中发挥巨大作用 。
• 地球科学：以地球为研究对象的科学。包 括：地质学，地球物理学，地球化学，地理 学，气象学，水文学，海洋学，土壤学和环 境地学等学科。
电磁学的发展与未来论文正稿
兴义民族师范学院2013届本科毕业生学位论文电磁学的发展与未来姓 名： 吴 羽教 学 系： 物理系专 业： 物理学导师姓名： 李 川中国﹒贵州﹒兴义2013年5月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)第二章电和磁的初识与区分 (2)2.1 初识电和磁 (2)2.1.1 古代电现象的观察和发现 (2)2.1.2古代磁现象的观察与发现 (3)2.2 区分电和磁 (3)第三章磁学发展综述 (5)3.1 独立发展的磁学 (5)3.1.1磁学的诞生 (5)3.1.2磁极 (5)3.1.3磁屏蔽与磁化 (6)3.1.4地磁与磁倾角 (6)第四章独立发展的电 (8)4.1电学史前与电学诞生 (8)4.2电的传递——导体与绝缘体 (8)4.3电的储存——莱顿瓶 (9)4.4电的分类——两种电 (9)4.5正电与负电——电荷守恒 (10)4.6电荷的相互作用——库仑定律 (10)4.7伏打电池的发明 (11)第五章电和磁的第一次统一 (12)5.1对电和磁联系的早期思考 (12)5.2奥斯特发现电流的磁效应 (12)5.3安培的分子电流假说 (13)第六章电和磁的第二次相遇 (15)6.1法拉第电磁感应定律 (15)6.2麦克斯韦方程 (16)第七章结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)诚信承诺书 (21)关于学位论文使用授权的声明 (21)摘要自20世纪以来，所有自然学科中电磁学应该是发展最为迅速的。
而在21世纪的今天，电磁学的作用更是举足轻重。
如果没有电磁学的迅猛发展，就不会有今天如此发达的信息世界。
本课题从电与磁的各自发展出发，再到电与磁的几次统一，再到电与磁的最新进展，宏观系统地阐释电磁学的发展历史及过程；微观细致的解释电与磁的最新研究成果及动向。
关键词：电，磁，电磁学，独立发展，几次统一，最新进展.ABSTRACTSince the 20th century, all natural sciences, electromagnetics should be the fastest growing. In the 21st century, the role of electromagnetism is important. If you do not have the rapid development of electromagnetism, there will be so advanced world of information. Topics from electricity and magnetism respective development, and then to several unification of electricity and magnetism, to the latest developments of electricity and magnetism, macro system to explain electromagnetism development history and process; microscopic detailed explanation of electricity and magnetism The latest research results and trends.Keywords:electric, magnetic, electromagnetic, independent development, unified several times, the latest developments第一章绪论电磁学是物理学中非常重要的一门学科。
电磁法发展现状及应用前景
电磁法勘探的应用
1、矿产资源勘探（各中有色金属） 2、找水、地热 3、油气资源勘探 4、工程领域的应用：采空区探测，桥基、路基
和地基的探测，岩溶探测，管涌探测 5、地质填图，地质结构划分，深部构造探测 6、考古方面的应用 7、城市地裂缝、地下管线、管道的探测
地球物理电磁法中的正演与反演
所谓的正演即由地质体的赋存状态 （形状、产状、空间位置）和物性参数 （密度、磁性、电性、弹性、速度等）计 算该地质体引起的场异常或效应的过程。
的探测，大大提高效率。 • 成本低，速度快 • 解决问题能力强，应用领域广，能满足具备物
性前提的各种勘查工作的需要。
电磁法的一些新的方向
• 航空电磁法 • 海洋电磁法 • 地空电磁系统 • 井中、坑道电磁法
TRIDEM固定翼三频航空电磁测量系统
IMPULSE直升机吊舱航空电磁测量系统
航空电磁测量系统
１．积分方程法只须对异常体进行剖分和求积， 不涉及微分方法中的吸收边界等复杂问题，在 三维电磁数值模拟研究中具有快速、方便等特 点，与有限元和有限差分法相比，这种方法在 模拟有限大小三维体电磁响应时更为有效，计 算速度快，占用内存少因而积分方程法近年来 受到人们的关注和重视，并取得较快的发展．
在深部探测计划中，“攻深探盲”中发挥巨大作用。
电磁法勘探基础是电磁场理论，而电磁场理论及应 用在日常生活、医疗、军事等许多方面具有重要的应用。
电磁场与微波，电机，医学上的CT成像，电磁治疗仪， 生物医学成像，电磁导弹，军事上的隐形战斗机及反隐 形战斗机，雷达等。
在地球探测领域中，地质、物探、化探、遥感4大 类方法皆可独立使用，而物探的地位越来越重要，电磁 法勘探在六大类方法：震、电、重、磁、测井、放射性 中占有独特而重要的地位。
电磁学的发展及其对世界的影响
电磁学的发展及其对世界的影响关键词：电磁学的发展世界的电化摘要：现代人的生活，似乎离不开电。
物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。
这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能产生巨大影响。
正文：简述现代人的生活，似乎离不开电。
电灯、电话、电视、电影、计算机、电冰箱…，样样都是生活必须用品。
一旦停电，日子不知怎么过。
但世界上第一个有规模的发电厂（尼加拉水力发电厂，显示了当时电力的需求已渐普遍）开动，不过是1896年的事，距今也只不过只有一百多年而已。
一百多年间，这个世界上大部份的人的生活，从几乎没有电器用品，到充满了电器用品，这变化不但是巨大得令人难以想象，并且深入到生活，所有的人生面向。
也许，很多人有兴趣知道最新奇的发明。
但从物理概念的发展而言，更有趣的，也是更重要的：人们怎么会从不知道用电，一步一步，变成了有了用电的能力，终于到了离不开它的地步。
这段历史，也最能鲜明地描绘出：以理解大自然为目标的科学研究，对全人类可能（但不必然）产生的巨大影响。
古代的电磁观察与应用1936年，考古学家在巴格达附近挖出了一些铜罐，罐中铺了沥青，沥青上插着铁条。
在大约同一地点，还发掘出了一些镀金物品。
有研究者便认为这些铜罐就是巴比伦人发明的电池，而镀金物是这些东西是电池的重要证据。
而这些东西，其年代有早到公元前2000年以上的；古希腊人发现了琥珀、毛皮等摩擦可以生电，但对他们说来，天上的雷电，仍然是宙斯大神的脱手武器；中国人很早就知道天然磁石会吸铁，带电物会吸小物体，以及利用磁针导航，甚至对磁偏角有所记述。
磁针导航这项技术，传到西方，促成了西方的“大探险时代”。
也引起了十八世纪以后的殖民主义。
这些电磁的观察与应用，可以使我们感叹古人之智能，特别是巴比伦电池。
但巴比伦电池即使是事实，对日后电磁学发展，却没有什么影响。
磁体发展现状
磁体发展现状
磁体是一种能产生磁场并具有磁性的物质。
它广泛应用于电机、变压器、传感器、磁存储器等众多领域中。
磁体的发展已经经历了多年的演变和创新，取得了很大的进展。
首先，材料方面的创新是磁体发展的重要驱动力。
传统的磁体材料主要是永磁材料和磁性材料。
近年来，人们研发出了一系列新型材料，如稀土磁体、钕铁硼磁体等，其磁性能和稳定性得到了极大的提高。
这些新材料的应用为磁体的制造提供了更大的灵活性和优化的选择。
其次，磁体的制造工艺也得到了改进和创新。
早期的磁体制造主要倚重于手工操作，工艺复杂，制造周期长。
随着科技的发展，人们引入了自动化和机械化的制造技术，如粉末冶金、注塑成型等，大大提高了磁体的生产效率和质量控制水平。
再次，磁体应用领域的拓展也为磁体发展提供了广阔的空间。
传统上，磁体主要应用于电机和传感器等领域。
但随着科学技术的进步和行业的需求变化，磁体的应用领域不断扩大，如医疗器械、能源储备等。
这不仅提高了磁体的市场需求，也为磁体研究提供了新的创新方向。
最后，磁体的性能优化和磁体系统的集成化也是磁体发展的重要方向。
提高磁体的磁性能、减小尺寸和重量、提高磁体系统的效率和可靠性等是当前磁体研究的热点。
磁体的性能优化和磁体系统的集成化可以提高整体的工作效率和经济性，对于推动磁体领域的发展具有重要意义。
综上所述，磁体发展的现状可以概括为材料创新、制造工艺改进、应用领域拓展和性能优化等方面取得了显著进展。
随着科技的不断发展和行业的不断需求，相信磁体发展的前景将更加广阔。
电磁能量收集技术现状及发展趋势
电磁能量收集技术现状及发展趋势一、引言电磁能量收集技术是指利用电磁波的能量，通过特殊的装置将其转化为电能的技术。
近年来，随着移动通信、无线充电等应用的普及，电磁能量收集技术受到了越来越多的关注。
本文将介绍电磁能量收集技术的现状及发展趋势。
二、电磁能量收集技术概述1. 工作原理电磁能量收集技术利用电磁波的传输特性和天线接受器件对电磁波进行捕获并转化为直流电源供给设备使用。
其基本原理是利用天线接受器件对周围环境中存在的微弱无线信号进行捕获，并将其转化为直流电源。
2. 应用领域目前，电磁能量收集技术已经广泛应用于移动通信、智能家居、医疗设备等领域。
例如，在移动通信领域，用户可以通过手机自带天线捕获周围环境中存在的微弱无线信号，并将其转换为手机充电所需的直流电源。
三、现有技术分类与比较1. 无线充电技术无线充电技术是指利用电磁波的能量，通过特殊的装置将其转化为电能的技术。
该技术可以分为近距离无线充电和远距离无线充电两种类型。
近距离无线充电技术主要用于智能手机、智能手表等设备的充电，而远距离无线充电则可用于城市公共设施、汽车等领域。
2. 环境收集型技术环境收集型技术是指利用周围环境中存在的微弱无线信号进行捕获，并将其转化为直流电源供给设备使用的一种技术。
该技术可以广泛应用于移动通信、智能家居、医疗设备等领域。
3. 感应式耦合技术感应式耦合技术是指利用感应原理，通过变压器将传输功率进行传递的一种技术。
该技术主要应用于工业自动化、医疗设备等领域。
四、未来发展趋势1. 提高转换效率目前，电磁能量收集技术在转换效率方面还存在一定的问题。
未来，随着技术的不断发展，人们将会采用更加先进的技术手段，提高电磁能量收集技术的转换效率。
2. 拓展应用领域电磁能量收集技术具有广泛的应用前景。
未来，人们将会探索更多的应用领域，并将其应用于更加广泛的场景中。
3. 加强标准化建设标准化建设是保障电磁能量收集技术正常运行的重要保障。
未来，人们将会加强对电磁能量收集技术标准化建设的关注，并制定更为完善、严格的标准和规范。
电磁学的发展
电磁学的发展牛顿站在巨人的肩膀上在力学理论方面做出了杰出的贡献，而在麦克斯韦在电磁理论方面的工作可以和牛顿相媲美。
科学的发展并不是靠一个人就能够推动的，同样，静电学，流电学，电动力学，电磁感应各方面的发展进步才使麦克斯韦在电磁场理论方面做出了巨大贡献。
虽说电现象磁现象很早就引起了人们的注意，但都只是定性的观察和零碎的知识，知道电力和磁力的平方反比定律被发现，静电学静磁学才开始沿着牛顿力学的模式发展。
早期对电学磁学的研究磁石吸铁和摩擦后的琥珀吸引轻小物体的现象。
指南针磁倾角等的发明使得吉伯对地磁有了较为深刻的研究。
本来是想做实验来说明地球引力的起因却使盖里克发明了摩擦起电机。
正是由于有了起电机许多科学家得到了许多重要的结果，如格雷发现了导体和绝缘体的区别以及导体的静电感应现象。
杜菲区分出了正负电荷，得出了同性相斥异性相吸的基本特性。
而后，克莱斯特和马森布洛克分别独立发明了伟大的莱顿瓶，使人们对电现象有了更深刻的研究。
后来，富兰克林发现了尖端放电，发明了避雷针，研究了雷电现象。
解释了电荷守恒原理出版了《电的实验和观察》一书。
后来康顿用单流体假说解释了静电感应现象。
至此，静电学三条基本原理：静电力基本特性电荷守恒原理和静电感应原理都已经建立。
其中最先建立的定量规律是库仑定理。
在这之后还有许多科学家做出了杰出的贡献，在这里也就不一一列举了。
总之，整个电磁学的发展并不是一个人的努力完成的，靠的是许多科学家相互借鉴互相学习，使得电磁学有今天的现状，让我们能够灵活运用，解释各种各样的现象。
通过对这一章的研读，我发现在整个发展过程中类比方法贯穿整个历史，推动了电磁学理论实验的发展。
关于类比方法，麦克斯韦写到：‘为了采用某种物理理论而获得物理思想，我们应当了解物理相似性的存在。
所谓物理相似性，我指的是在一门学科的定律和另一门科学的定律之间的局部类似。
利用这种局部类似可以用其中之一说明其中之二。
’而现在类比法是在两个或两类事物的某些相似或相同的现象之间进行对比，由对一个已知对象的认识导致对另一个未知对象的认识，从而建立描述后一对象的概念和理论的科学研究方法．通过两类相似的对象之间的类比，提出新的概念假说、从而建立新理论、作出重大发现和贡献的事实是屡见不鲜的。
磁技术的新应用与展望
磁技术的新应用与展望涂延林信息产业部电子20所（西安710068）1引言由于磁性材料置于某种电磁场的作用下，将会产生诸如：磁光、磁热、磁吸收、磁化学、磁弹性、磁致伸缩、磁生物等多种物理效应和信息转换功能。
人们可以利用这些不同的“效应”和“功能”转换特性制造出具有各种特殊用途的元器件，以满足不同的需要。
它已在电子、电力、信息、能源、交通、新材料、生物、海洋与空间技术中得到广泛的应用。
近几年来磁性材料的产量与销售额都有较大的增长。
据有关资料报道和预测，1999年世界永磁铁氧体产量为45万吨、软磁铁氧体为22万吨、NaFeB永磁为1.04万吨，2000年则分别为：60万吨、30万吨、1 26万吨。
预计2005年将分别达到1000万吨、50万吨、1 86吨。
在21世纪的头五年、世界磁性材料的产量将以15％年平均增长速度发展。
2一些值得人们密切关注的磁技术新的应用领域（1）在隐身技术中的应用隐身技术是一种通过降低飞行器的电、光、热可探测特性，使防空探测设备不能早期发现的综合技术。
使用隐身技术的兵器，称之谓隐身武器。
“隐身”是利用某些磁性材料在高频下具有很大的损耗和磁导率的频散特性来吸收、衰减或屏蔽电磁波，以达到不被敌方探测发现而“隐身”的目的。
隐身技术是现代战争中克敌制胜的“秘密武器”，是高度机密的高新技术。
许多国家都拨出巨款秘密研制，并在战争中得到实际应用。
1）“隐身飞机”：据报道已采用或正在采用的稳身飞机有：F117－A、B2、B1－B、TR－1、YF－22A、YF－23A等机型。
在海湾战争中，美国采用了先进的F117－A隐身战斗机：采用后掠式机翼，翼展为12.99m、机长19.81m、高4 9m、携带二枚重907kg激光制导炸弹，机身由特殊材料制成多角多面体，呈椭圆尖塔形。
其雷达搜索截获的面积（RCS）只有0.02m2，它综合使用了当代的技术和多种隐身材料，并装有远红外跟踪系统，可在夜间50m低空飞行，航速可达亚音速。
计算电磁学的发展趋势
计算电磁学是一个古老而又充满活力的学科,在物理&EE版块转了一下，发现没有此方面的话题，因此本人开个帖子,抛砖引玉,希望为对计算电磁学感兴趣的同学提供一个交流的平台. 计算电磁学经过数十年的发展,取得了辉煌的成就,目前已形成三足鼎立的局面,矩量法(MoM),有限元法(FEM),时域有限差分法(FDTD).随着电磁学的发展，新一轮的研究热潮正在酝酿之中,本人愚见，以为以下方向将是近期研究热点,欢迎各位排砖,扔鸡蛋.1.超宽带电磁算法目前雷达领域研究的热点之一在超宽带雷达,雷达是一个系统的东西，超宽带雷达的研究必然会引起从超宽带信号处理算法到超宽带电磁算法的研究.目前的商用软件尚不能很好的解决超宽带的电磁问题.CST可以算，但MS精度不太好.HFSS只有逐点去算，这显然是很耗时的,而且HFSS很致命的问题就是不能求解大规模的问题(内存限制).FEKO采用了MLFMA,可以实现大规模问题的求解,但其内核矩量法限制了它的应用范围，而且在解决超宽带问题上也是很耗时的。
UIUC计算电磁中心的J.M. Jin授和他的学生Z. Lou,对时域有限元进行了研究,并将它用于宽带天线的建模和分析,随后还提出了各种变形的时域有限元,进一步提高了效率,降低了内存需求，最终还研究了并行时域有限元.时域有限元仍有可以改进的地方，主要是在基函数的选择上，提出新的，鲁棒性好的基函数将会是下一时期的研究热点.此外，矩阵方程条件数的改善也有待研究.2.RFIC精确建模另一个研究热点是RFIC的建模,目前UIUC计算电磁中心的W.C. Chew教授致力于此方面的工作.W.C. Chew首次将MLFMA算法成功用于超大规模电磁散射问题的求解,与Demaco公司联合推出FISC及其并行版本ScaleMe.将电磁散射问题的研究推向了极致,首次成功求解了未知量达1000万的电磁散射问题，为此项研究划上了一个圆满的句号.目前,Chew教授主要兴趣转向了RFIC的精确建模.当前的商用软件,在对付高频段的问题时都是无能为力的，无法得到精确解,所以有的实验室付出昂贵的代价购买价值千万的实验仪器,就是因为频段升高时,所有的商用软件都无能为力,且此实验仪器十分娇贵，保养费用很高,操作也需要专门培训.因此如能在RFIC的精确建模方面有所突破，从而在一定程度上取代该实验设备,将会带来巨大的经济效益,同时也有深远的学术影响. Carleton大学的Q.J. Zhang教授,将神经网络用于RFIC的建模,并推出了相应的软件,目前应在致力于该软件并行版本的开发,但神经网络只是近似模型，仍不能算精确. RFIC精确建模,应是下一时期的研究热点.3.电磁优化算法此外，优化算法也是计算电磁学中不错的方向，可以直接与应用挂钩，但此方向多是将已有优化算法,如基因算法,微分演进算法等,应用到电磁学领域，应属于应用型研究.当年的MLFMA曾在计算电磁学领域引起了一股研究热潮,其文章之多，其跟随之众,其景之繁荣,令人追忆不及,曾经的繁华,成就了一批国内外学者,而今已是明日黄花,凄凄惨惨,令人扼腕叹息!但其辉煌之成就，将永远载入计算电磁学之史册,令后人瞻仰不已!故人仍在,繁华已逝,然英雄暮年,壮志犹存，祝愿W.C. Chew教授能在新的研究领域内有所突破!期待计算电磁学领域新一轮的研究热潮!本人学识有限,欢迎大家补充!。
电磁制造技术及产业发展现状与展望
科技中国 2020年1月 第1期9电磁制造技术及产业发展现状与展望一、电磁制造技术简介电磁制造技术是先进制造工业中的重要方向，电磁制造技术是由电磁力学、高速成形工艺、高速碰撞等多技术集合的制造技术，该技术可应用于焊接、成形、粉末压制、铆接等多个领域的基础制造应用。
电磁制造技术采用电磁力这种可靠的清洁能源作为主要的驱动力，可以实现薄壁金属材料、非金属材料以及其他材料的高速成形、焊接、卷边成形等多项工艺，解决应变率敏感性材料难以成形、异种金属难以焊接的问题，促进我国镁合金、铝合金、钛合金以及其他轻质材料在工业中的应用，推动我国制造业向高质量方向发展。
镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰件三大部分，产量需求快速增长。
欧洲范围内，60多种汽车零部件已采用镁合金为材质，北美、日本汽车行业在越来越多的零部件上采用镁合金，包括变速杆、座椅架等。
目前正在使用和研发的镁合金零部件有100多种，为保证零部件的刚度，部分采用电磁脉冲镁-钢混合连接。
铝合金作为近代汽车制造业中的轻量化材料，已广泛应用于汽车蒙皮、零部件等多方面，比如奥迪开发的代表性车型奥迪A8就率先使用了全铝车身。
采用电磁卷边连接技术可以实现碳纤维、铝合金和钢等多种材料的高强度连接，因此连接技术将促进制造业的快速发展。
（一）电磁脉冲焊接技术电磁脉冲焊接技术是电磁制造技术主要应用方向之一，近年来得到较快发展，原因是很多行业出现了对异种材料焊接的需求。
轻质材料主要包括钛合金、铝合金等，与传统金属材料的熔点相差较大，熔化焊接较难实现。
同时，这类金属及其合金普遍都有氧化膜的存在，这也加大了焊接的难度。
为了解决这类问题，将待焊工件中的一种或两种瞬间提升到较高速度并使其发生高速碰撞，工件之间可以形成良好的焊接接头，这种焊接方式为高速碰撞焊。
电磁脉冲焊接作为一种新型焊接方法，焊接速度快，可控性好，被逐渐应用到多种异种金属板件焊接，具有极大的应用潜力。
电磁脉冲焊接与其他焊接相比有以下优势：（1）广泛用于异种金属的焊接，如铜铝、铝镁、铝铁、铝钢、铜钢等；（2）固相焊接工艺，无需冷却，一次成型；（3）工艺成型速度快，生产效率高，质量冉洋1，孙继飞2，高雷2（1.重庆市光学机械研究所；2.重庆普尔萨科技有限公司）RONTIER F 前沿RONTIER F 前沿科技中国 2020年1月第1期10稳定、可靠；（4）焊接过程无需焊剂和钎料；（5）焊缝组织高于母材强度；（6）绿色环保无污染，具有无烟尘、无废气等优点。
计算电磁学的现状与发展趋势第14届COMPUMAG会议综述
! 引言
计算电磁学（: ） 6 > = 5 . 5 1 6 , . 9@ 9 + 8 5 3 6 > . , + 5 1 8 4 ? / 是一门新兴的边缘交叉学科，它以电磁场理论为基 础，以高性能计算技术为手段，运用计算数学提供 的各种方法，解决复杂电磁场理论和工程问题，是 电磁场与微波技术学科中一个十分活跃的研究领 域。从# "世纪后半叶以来，每年有大量研究论文 发表 在 国 际 性 学 术 会 议 和 刊 物 上。: (’ H 0’I J 会议（: 6 , 7 + 3 + , 8 + 6 ,: 6 > = 5 . 5 1 6 ,6 7@ 9 + 8 5 3 6 > . , + 5 E ? / ）被公认为这一领域最重要的世界性会议 1 8A 1 + 9 < 4 之一。该会议由 ! G K % 年在英国卢瑟福阿普尔顿国 家实验室召开的国际指导委员会发起，自 ! G K L年 起至今，大约两年一次，分别在英、法、美、德、 意大利、奥地利、日本、巴西等国家举行了共 ! % 届会议。
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谢德馨等
计算电磁学的现状与发展趋势
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活动。 !年后的今天，从 本 届 " #$ % &$’ ( 会议论 文看出，上述情况又有新的进展，可以归结为以下 几方面。 （ ）有限元法应用最广泛，仍然是数值计算方 ) 法的主流。但由于有限元网格生成与数据前处理的 繁复费时，在进一步研究网格自适应技术的同时，
工程电磁场未来发展方向及前景
工程电磁场相关理论在多个领域的成功应用，促进了各领域的突破性发展。
在未来的各领域的发展中，也离不开电磁场的研究与运用。
在电磁场的诸多应用领域中，以下简单叙述其中的几个应用方面。
1、新型电磁材料科学技术是推动社会进步和经济繁荣的强大动力，而材料科学是科学技术发展得重要基石，新材料的发现和运用是推动科学技术发展的根本动力之一。
人工电磁材料作为一种新型材料，具有天然材料所不具备的独特电磁特性，近年来迅速成为国际上的一个研究热点。
电磁特性的研究在人工电磁材料领域必不可少，电磁学的发展与新型电磁材料的研究也密切相关。
2、磁悬浮技术磁悬浮技术是通过将传感器、控制器、电磁铁以及功率放大器等多个元件进行有效组合从而产生电磁力将物体无机械接触地悬浮起来的一门技术。
其是一门很复杂的多学科综合的技术。
近年来，随着科学家对于电子技术、控制工程、电磁理论以及新型电磁材料的研究，磁悬浮技术取得了突破性的进展，该项技术已经广泛应用于航空、铁路、仪表、机械制造等多个领域，而电磁学在磁悬浮技术中毫无疑问是极为关键的一环。
3、新型电机研究现代电机设计质量要求越来越高，随着应用领域的扩展，各种新型电机应运而出。
电机设计师一个非常复杂的过程，需要考虑多种因素，并不断进行综合和分析，是一个反复调整设计方案和对设计方案进行评价的过程，而电磁设计则是其中非常关键的一步。
4、生命科学领域目前，强磁场生命科学的研究是重要的交叉学科前沿，具有重要的学术研究意义，并且存在重大突破的可能性。
强磁场下新的生物学效应、大梯度强磁场抗磁悬浮技术及应用、强磁场下的铁代谢及其相关疾病研究、强磁场应用于肿瘤治疗的基础与转化研究、强磁场下生命科学和健康医疗研究技术等课题都是基于强磁场在生命科学领域的研究，对未来的生命科学与健康医疗研究具有重要意义。
5、超导磁浮储能技术大规模的风电的并网对电力系统的运行影响比较大，如何在可再生能源比例较高的情况下保证电网的稳定运行，是个很大的挑战，而储能就是一个很好的支撑技术。
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磁学研究的特点与发展趋势
和表面/界面物理的交叉。由于表面、界面的对称破缺、 和表面 界面物理的交叉。由于表面、界面的对称破缺、独特的层间耦合以 界面物理的交叉 及增强的量子涨落效应，自旋相关问题例如自旋-轨道耦合 轨道耦合、 及增强的量子涨落效应，自旋相关问题例如自旋 轨道耦合、自旋相干性在这 里得到更突出的体现。一个典型的例子是对二维电子气系统（例如石墨稀） 里得到更突出的体现 。 一个典型的例子是对二维电子气系统 （ 例如石墨稀 ） 自旋流的产生与输运规律研究以及通过 Rashba 效应对二维电子自旋输运行 为的调控。另外一个例子是低维磁性问题的研究。 为的调控 。 另外一个例子是低维磁性问题的研究 。 当维度降低到可以与特征 关联长度相比时的特殊磁性、特殊界面问题、交换偏置问题。 关联长度相比时的特殊磁性、特殊界面问题、交换偏置问题。 与关联电子问题的交叉。关联量子现象的一个共同特征，是存在电荷、 与关联电子问题的交叉 。 关联量子现象的一个共同特征， 是存在电荷、 自 轨道、晶格等多种自由度或超导有序、磁性有序、电荷有序、 旋 、 轨道 、 晶格等多种自由度或超导有序 、 磁性有序 、 电荷有序 、 轨道有序 等多种有序相的共存和竞争。 等多种有序相的共存和竞争 。 关联量子材料发现的各种新颖的量子现象正是 来源于这些自由度或有序相的相互作用。在不同的材料或不同的外界环境中， 来源于这些自由度或有序相的相互作用 。 在不同的材料或不同的外界环境中 ， 不同自由度扮演的角色和重要性是不同的， 不同自由度扮演的角色和重要性是不同的 ， 这导致了关联量子材料丰富的量 子相态。探索体系在不同相之间的电子结构的演化规律， 子相态 。 探索体系在不同相之间的电子结构的演化规律 ， 研究关联电子系统 中各种自由度随参数改变而导致的电子结构的改变， 庞磁电阻效应 中各种自由度随参数改变而导致的电子结构的改变 ， 对于探索相关量子效应 的起源，研究更有效的量子调控机理尤为重要。 的起源，研究更有效的量子调控机理尤为重要。 多铁性现象 奇异表面/界面关联效应 奇异表面 界渡 现代磁学>>新磁学过渡 >>
经过近一个世纪的探索， 经过近一个世纪的探索，对传统磁性基本问题的认识逐渐趋于成熟 尽管还存在一些有待于进一步澄清的问题，整体来讲基本磁学理论已经 尽管还存在一些有待于进一步澄清的问题， 建立，对磁相关现象的认识不断深化，从表面到本质、从宏观到微观， 建立 ， 对磁相关现象的认识不断深化 ， 从表面到本质 、 从宏观到微观 ， 解 释也逐渐趋于完善。 释也逐渐趋于完善。 对非强电子关联磁系统，已经可以从理论上准确预言体系的基态磁结构、 对非强电子关联磁系统，已经可以从理论上准确预言体系的基态磁结构、 磁化强度、电子自旋极化率。 磁化强度、电子自旋极化率。 有关传统固体软磁和硬磁性的研究，已逐渐成为材料科学问题，而较少 有关传统固体软磁和硬磁性的研究， 已逐渐成为材料科学问题， 在凝聚态物理领域讨论了， 在凝聚态物理领域讨论了 ， 磁学研究的重心逐渐从传统磁学转向以自旋电 子学为标志的新磁学研究。 子学为标志的新磁学研究。 新概念 新效应 新规律
磁学研究的特点与发展趋势
2.更加注重自旋个体运动规律的探索 传统磁学关注磁矩之间的相互作用导致的集体激发行为，注重宏观统计 宏观统计行 传统磁学关注磁矩之间的相互作用导致的集体激发行为，注重宏观统计行 为的研究。统计平均往往抹平了自旋的量子特性 与此不同， 自旋的量子特性。 为的研究。统计平均往往抹平了自旋的量子特性。与此不同，现代磁学更 关心自旋的运动学与动力学行为 自旋个体的输运规律、 自旋的运动学与动力学行为， 关心自旋的运动学与动力学行为，自旋个体的输运规律、自旋弛豫行为以 自旋相干性的演变等 更加关注自旋的量子特性。 的演变等， 及自旋相干性的演变等，更加关注自旋的量子特性。 3.更加注重自旋态的多场调控研究 自旋电子学利用自旋自由度作为信息传输的载体,其关键是要达到对固态系 自旋电子学利用自旋自由度作为信息传输的载体 其关键是要达到对固态系 统中自旋自由度的有效操控。通过自旋--轨道耦合 自旋--电荷耦合及 轨道耦合、 电荷耦合及自旋 统中自旋自由度的有效操控。通过自旋 轨道耦合、自旋 电荷耦合及自旋 转移力矩效应，利用电场 光场结合磁场实现自旋态的调控， 电场、 转移力矩效应，利用电场、光场结合磁场实现自旋态的调控，而传统磁学 自旋霍尔效应的研究。 则主要利用磁场。一个典型的例子是自旋霍尔效应的研究 则主要利用磁场。一个典型的例子是自旋霍尔效应的研究。对非磁性半导 体施加外电场,自旋 轨道耦合会导致在与电场垂直的方向上产生自旋流,同 自旋--轨道耦合会导致在与电场垂直的方向上产生自旋流 体施加外电场 自旋 轨道耦合会导致在与电场垂直的方向上产生自旋流 同 时在样品的两个边界处形成取向相反的自旋积累， 时在样品的两个边界处形成取向相反的自旋积累，利用这一物理效应可能 实现自旋累积，产生自旋流。 实现自旋累积，产生自旋流。另外一个例子是自旋极化电流对固态磁矩的 调控。当自旋极化电流通过纳米尺寸的铁磁薄膜时,与多层膜磁矩的散射会 调控。当自旋极化电流通过纳米尺寸的铁磁薄膜时 与多层膜磁矩的散射会 导致自旋角动量由传导电子到薄膜磁矩的转移,引起薄膜磁矩的不平衡 引起薄膜磁矩的不平衡,发 导致自旋角动量由传导电子到薄膜磁矩的转移 引起薄膜磁矩的不平衡 发 生转动、进动甚至磁化方向翻转。 生转动、进动甚至磁化方向翻转。椭圆偏振光对电子的选择性激发也是产 生自旋极化电流一种方式。 生自旋极化电流一种方式。
新磁学研究的特点与发展趋势
1.更加注重和其他学科的交叉融合 更加注重和其他学科的交叉融合 自旋电子学和半导体物理的交叉融合。以半导体作为自旋输运、操纵的载体， 自旋电子学和半导体物理的交叉融合。以半导体作为自旋输运、操纵的载体， 探索自旋运动规律，实现磁调控与电调控的有机结合。结合了磁性物理与半 探索自旋运动规律， 实现磁调控与电调控的有机结合。 导体物理的磁性半导体、 导体物理的磁性半导体 、 稀磁半导体是过去十年中凝聚态物理的重点研究方 向之一 与信息物理、技术的交叉。信息技术的关键是信息的存储、传输与处理。 与信息物理、技术的交叉 。信息技术的关键是信息的存储 、 传输与处理 。 磁记录在一个时期内将仍然是超高密度信息存储的主要技术。同时， 磁记录在一个时期内将仍然是超高密度信息存储的主要技术 。 同时 ， 以巨磁 电阻效应为基础的更先进的信息读写技术已得到广泛应用， 电阻效应为基础的更先进的信息读写技术已得到广泛应用 ， 以隧道磁电阻效 应为基础的磁随机存储器的研制也取得了阶段性成果。已有研究结果表明:非 应为基础的磁随机存储器的研制也取得了阶段性成果。已有研究结果表明 非 磁性半导体中各种自旋具有相当长的相干时间长度，且可受光、电控制,利用 磁性半导体中各种自旋具有相当长的相干时间长度，且可受光、电控制 利用 自旋的量子相干过程可能实现固态量子计算和量子通讯， 自旋的量子相干过程可能实现固态量子计算和量子通讯 ， 引领新一代信息技 术
磁学研究现状与发展趋势
孙 继 荣 广 西 . 北海 2010.12.16
报 告 内 容
现代磁学发展简史 新磁学研究的特点与发展趋势 新磁学研究的特点与发展趋势 新磁学研究方向 新磁学研究方向 举例
现代磁学发展简史
• 1894年 居里确定了顺磁磁化率与温度成反比的实验定律 年 居里定律） （居里定律） • 1905年朗之万将经典统计学应用到原子磁矩系统上，推导出 年朗之万将经典统计学应用到原子磁矩系统上， 年朗之万将经典统计学应用到原子磁矩系统上 居里定律 • 1907年外斯（Weiss）假设分子场，解释了自发磁化。 年外斯（ 年外斯 ）假设分子场，解释了自发磁化。 • 经典磁学的困难：无法解释原子磁矩的大小；不能说明分子 经典磁学的困难：无法解释原子磁矩的大小； 场的起源。 场的起源。 • 1924年乌伦贝克和古德施密特发现电子自旋 量子力学效应 年乌伦贝克和古德施密特发现电子自旋-量子力学效应 年乌伦贝克和古德施密特发现电子自旋 • 1926年海森堡揭示了分子场的微观机制 交换作用 年海森堡揭示了分子场的微观机制-交换作用 年海森堡揭示了分子场的微观机制 • 斯托纳、斯莱特和莫特提出巡游电子模型 过渡金属的非整 斯托纳、斯莱特和莫特提出巡游电子模型--过渡金属的非整 数磁矩
1.更加注重和其他学科的交叉融合 2.更加注重自旋个体运动规律的探索 3.更加注重自旋态的多场调控研究
磁学研究方向
1.自旋输运及自旋动力学问题 电子具有两个重要属性：电荷与自旋。很多重要的物理发现例如导电性、 电子具有两个重要属性：电荷与自旋。很多重要的物理发现例如导电性、超 导电性、巡游磁性、 导电性、巡游磁性、巨磁电阻效应及微电子器件的各种功能都和电荷输运过 程密切相关。 程密切相关。 自旋相关输运问题包括自旋流的产生、调控、输运规律、自旋相干性、 自旋流的产生 自旋相关输运问题包括 自旋流的 产生 、 调控 、 输运规律 、 自旋相干性 、 相应的检测方法技术的研究。 自旋动力学行为以及相应的检测方法技术的研究 自旋动力学行为以及相应的检测方法技术的研究。 稀磁半导体（包括氧化物稀磁半导体与常规稀磁半导体）的研究， 稀磁半导体（包括氧化物稀磁半导体与常规稀磁半导体）的研究，主要目 • 自旋 Hall 的之一就是为了获得高自旋注入效率 利用自旋—轨道耦合特性 采用电场控制不同自旋取向载流子的分布， 轨道耦合特性， 利用自旋 轨道耦合特性 ， 采用电场控制不同自旋取向载流子的分布 ， • 自旋热电 即自旋霍尔效应，也是一种获得自旋流的方式。新自旋流产生方法原理、 即自旋霍尔效应，也是一种获得自旋流的方式。新自旋流产生方法原理、技 术仍然是一个重要的研究课题 • 自旋注入 有机半导体因为其弱自旋--轨道耦合引起人们的极大关注 轨道耦合引起人们的极大关注， 有机半导体因为其弱自旋 轨道耦合引起人们的极大关注，在这里自旋具 有相当长的扩散距离。但是有机半导体的主要输运方式为极化子导电， 有相当长的扩散距离。但是有机半导体的主要输运方式为极化子导电，具有 • 新方法 强电--声耦合 常常产生不利影响。而常规稀磁半导体作为自旋载体， 声耦合， 强电 声耦合，常常产生不利影响。而常规稀磁半导体作为自旋载体，居里 温度常常过低。由此可见， 温度常常过低。由此可见，新自旋流载体探索是未来一个时期磁电子学研究 • 时间分辨 的关键 • 空间分辨 由于量子点的零维特性,电子的轨道态是量子化的 电子的轨道态是量子化的,电子自旋态由于自旋翻 由于量子点的零维特性 电子的轨道态是量子化的 电子自旋态由于自旋翻 转机制的有效抑制而变得十分稳定，被认为是量子比特的最佳选择。 转机制的有效抑制而变得十分稳定，被认为是量子比特的最佳选择。作为新 磁学的外延领域，低维体系的自旋动力学问题也应该得到进一步的关注。 磁学的外延领域，低维体系的自旋动力学问题也应该得到进一步的关注。