磁性和磁性材料
凝聚态物理中的磁性与磁性材料
凝聚态物理中的磁性与磁性材料磁性是凝聚态物理中极其重要的研究领域，它涉及理论与实验方面的多个方向。
磁性材料作为磁性研究的核心，具有广泛的应用价值。
本文将介绍凝聚态物理中的磁性及其与磁性材料的关系。
一、磁性的基本概念磁性是物质在外加磁场下表现出的一种性质。
目前已知的磁性体系主要包括铁磁、亚铁磁、顺磁和抗磁体系。
在这四个体系中，铁磁体系是指在外加磁场下表现出较强磁化强度，而且在磁场消失后仍能保持较高磁化强度的物质。
亚铁磁体系则是在外加磁场下磁化强度较弱，而且在磁场消失后磁化强度也会迅速减小的物质。
顺磁体系是指在外加磁场下磁化强度与磁场强度成正比的物质。
抗磁体系是指在外加磁场下表现出较弱的抵抗磁化的能力。
磁性的基本概念对于理解磁性材料的特性以及应用具有重要的指导意义。
二、磁性材料的分类根据磁性材料的性质和结构特点，可以将其分为软磁材料和硬磁材料两大类。
1. 软磁材料软磁材料是指在变化的外加磁场下，其磁化过程能够快速地反应并达到非常高的磁导率，从而使得磁场能够有效地穿透和传导。
软磁材料一般具有高磁导率、低磁滞、低饱和磁感应强度等特点。
常见的软磁材料包括硅钢、镍铁合金等。
2. 硬磁材料硬磁材料是指在外加磁场下，其磁化能够较长时间地保持在较高的水平，并且在磁场消失后仍能保持一定的磁化强度。
硬磁材料一般具有高磁滞、高饱和磁感应强度等特点。
常见的硬磁材料包括钕铁硼、钫钴等。
三、磁性与凝聚态物理的关系磁性是凝聚态物理研究的重要方向之一，在现代凝聚态物理学中具有广泛的应用和深入的理论研究。
凝聚态物理学研究磁性的主要目标是揭示磁性现象背后的物理机制，建立与之相关的物理模型，并进行理论计算和实验验证。
通过研究磁性材料的物理性质，可以深入了解物质的结构、自旋和电子运动等基本特性，为先进材料的研发提供重要的理论基础和实验依据。
四、磁性材料的应用领域磁性材料具有广泛的应用价值，在多个领域中发挥重要作用。
1. 信息存储在计算机、磁盘、磁带等信息存储设备中，磁性材料作为存储介质，能够实现信息的读写和存储。
磁性材料
强磁质
M
P316
A
B
Illustration of magnetic ordering in a ferrimagnetic crystal. All Aatoms have their spins aligned in one direction and all Batoms have their spins aligned in the opposite direction. As the magnetic moment of an Aatom is greater than that of a Batom, there is net magnetization, M, in the crystal.
µ m
r
P
B
A magnetic dipole moment puts out a magnetic field just like bar magnet. The field B depends on µm.
磁学基础
orb
r I -e L
A
An orbitting electron is equivalent to a magnetic dipole moment orb.
8.磁畴与磁滞回线
磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论 从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁 畴，是指磁性材料内部的一个个小区域， 每个区域内部包含大量原子，这些原子的 磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但 相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向 不同，如图所示。各个磁畴之间的交界面 称为磁畴壁。
I
(b)
I
(a) Consider a long solenoid. With free space as medium inside, the magnetic field is Bo. (b) A material medium inserted into the solenoid develops a magnetization M.
磁学与磁性材料
磁学与磁性材料磁性材料是一类特殊的材料，具有吸引或排斥铁磁物质的能力。
磁学是研究磁现象和磁性材料的学科。
本文将对磁学和磁性材料的相关概念、应用和发展进行探讨。
一、磁学的基本概念磁学是物理学的一个分支，主要研究磁性现象和磁性材料的性质。
它涉及磁场、磁矩、磁感应强度和磁化强度等基本概念。
磁场是指周围存在磁流的区域，它可以由磁铁、电流或磁体产生。
磁矩是物质内部微小的磁元件，它具有带电粒子产生的磁性。
磁感应强度是磁场对空间中的磁性物体施加的作用力，可以用来描述磁场的强度和方向。
磁化强度是磁性材料在外磁场作用下磁化的程度。
二、磁性材料的分类与性质磁性材料可以根据其磁性质分为铁磁材料、顺磁材料和抗磁材料。
铁磁材料具有明显的自发磁化特性，如铁、镍、钴等。
顺磁材料受外磁场作用后，磁化方向和磁场方向一致，如氧化铁、铁氧体等。
抗磁材料不具备自发磁化特性且在外磁场下磁化弱，如铜、银等。
磁性材料的性质与其微观结构密切相关。
在铁磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化；在顺磁材料中，外加磁场作用下，电子磁矩与磁场方向一致；在抗磁材料中，微观磁矩相互作用导致自发磁化方向相反。
三、磁性材料的应用领域磁性材料在众多领域中都起着重要作用。
在电子技术领域，磁性材料广泛应用于电感器、变压器、磁盘驱动器等设备中；在能源领域，磁性材料用于制造磁能转换器件，如风力发电机、水力发电机等；在医学领域，磁性材料在核磁共振成像、磁控释药等方面具有广泛应用；在磁记录领域，磁性材料用于制造硬盘、磁带等存储设备。
四、磁学与磁性材料的发展趋势随着科学技术的不断进步，磁学和磁性材料领域也在不断发展。
一方面，磁学的理论模型和磁性材料的制备工艺不断改进，使得磁性材料的性能得到了提升；另一方面，新型磁性材料的研究和应用也不断推进，如自旋电子学材料、磁性纳米粒子等。
这些新材料和新技术的出现，不仅给电子技术、信息技术和能源技术等领域带来了新的发展机遇，还为科学家们研究磁学现象和磁性材料的本质提供了更多的实验条件和理论基础。
磁学的基础概念和磁性材料特性
磁学的基础概念和磁性材料特性磁学是物理学的一个重要分支，研究物质中的磁性现象以及磁场的产生和作用。
磁学的研究内容非常广泛，从最基本的磁性概念到磁性材料的特性都是磁学的重要内容。
磁性是物质的一种基本性质，表现为物质在外磁场作用下产生磁化的能力。
根据物质对外磁场的响应，可以将物质分为顺磁性、抗磁性和铁磁性三类。
顺磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相同，而磁化强度较弱，且随外磁场的增强而增加。
顺磁性物质中的原子或离子具有未成对的电子自旋，这些电子自旋在外磁场的作用下会被排列起来，从而产生顺磁性。
抗磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相反，且磁化强度较弱。
抗磁性物质中的原子或离子的电子自旋总数为偶数，因此在外磁场的作用下，磁矩相互抵消，导致物质呈现出抗磁性。
铁磁性是指物质在外磁场作用下，磁矩与外磁场方向相同，且磁化强度较强。
铁磁性物质中的原子或离子具有未成对的电子自旋，并且这些电子自旋在外磁场的作用下会被排列起来，形成一个较强的磁矩。
铁磁性物质在外磁场的作用下，磁矩的排列会发生变化，从而产生明显的磁化。
磁性材料是指具有磁性的物质，广泛应用于电子、通信、磁存储等领域。
根据磁性材料的特性，可以将其分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指在外磁场作用下，能够快速磁化和去磁化的材料。
软磁性材料具有低的矫顽力和高的磁导率，能够有效地吸收和放出磁场能量。
软磁性材料广泛应用于变压器、电感器等电子设备中，用于实现能量的传输和转换。
硬磁性材料是指在外磁场作用下，能够长时间保持磁化状态的材料。
硬磁性材料具有高的矫顽力和高的剩磁，能够产生强大的磁场。
硬磁性材料广泛应用于磁头、磁盘等磁存储设备中，用于实现信息的读写和存储。
除了软磁性材料和硬磁性材料，还存在一些特殊的磁性材料，如铁氧体、钕铁硼和钴磁体等。
这些材料具有特殊的磁性特性，可以在特定的应用领域中发挥重要作用。
总之，磁学是物理学的一个重要分支，研究物质中的磁性现象以及磁场的产生和作用。
磁性材料分类
磁性材料分类
磁性材料是指具有一定磁性的物质，根据其磁性特性的不同，磁性材料主要可以分为三类：铁磁材料、铁氧体材料和非铁磁材料。
1. 铁磁材料：铁磁材料是指能够持续保持较强磁性的材料，它们在外部磁场作用下，可以产生自发磁化，且除去磁场作用后，能够保持一定程度的剩磁。
典型的铁磁材料包括铁、镍、钴以及它们的合金，如铁氧体、钐铁氧体等。
这类材料在电磁机械、电磁传感器、磁记录介质等领域有广泛应用。
2. 铁氧体材料：铁氧体材料以含铁氧化物为主要成分，由铁氧体晶粒与其他成分组成的复合材料。
铁氧体材料具有优良的磁特性、高温稳定性、低价格等优点，广泛应用于电力电子、电子通信、电子计算机等领域。
根据铁氧体的晶粒结构不同，铁氧体材料又可以分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两类。
软磁铁氧体具有高导磁率和低磁滞损耗等特点，适用于高频的电感元件、变压器等；硬磁铁氧体则具有高矫顽力和高剩磁等特点，适用于永磁体、电机等领域。
3. 非铁磁材料：非铁磁材料是指在外加磁场下，几乎不发生自发磁化的材料。
常见的非铁磁材料包括铜、铝、木材、玻璃等。
这些材料的磁导率接近于1，磁化率极小，几乎不受磁场影响。
非铁磁材料在电子设备、通信设备、建筑装饰等领域有广泛应用。
总结起来，磁性材料主要分为铁磁材料、铁氧体材料和非铁磁
材料三类。
铁磁材料具有较强磁性和剩磁特性，适用于电磁机械等领域；铁氧体材料具有高温稳定性和优良的磁特性，广泛应用于电力电子领域；非铁磁材料几乎不受磁场影响，适用于电子设备和建筑装饰等领域。
磁性材料与磁性现象
磁性材料与磁性现象磁性是我们生活中常见的现象之一。
从古至今，人们一直在探索磁性的奥秘，并且发现了许多与磁性相关的材料。
磁性材料是指那些在外加磁场作用下会发生磁化的物质。
而磁性现象则是指磁性材料在不同条件下的行为和特性。
在本文中，我们将探讨磁性材料和磁性现象的一些基本概念和应用。
首先，让我们来了解一下磁性材料的分类。
根据磁性强度的不同，磁性材料可分为强磁性材料和弱磁性材料。
强磁性材料如铁、钴、镍等，在外加磁场的作用下，会被强烈地磁化，并能长久保持磁性。
而弱磁性材料如铝、铜等，只会被短暂磁化，并迅速失去磁性。
此外，还有一些非磁性材料，如塑料、木材等，它们无法被磁场磁化。
接下来，我们来探讨一下磁性现象。
最基本的磁性现象是磁铁吸引铁物体。
当磁铁靠近铁物体时，由于磁铁的磁场作用，铁物体内的微小磁性区域会重新排列，使得铁物体本身呈现出磁性，从而被磁铁吸引。
这个现象就是我们常说的磁性吸引。
除了磁性吸引，磁性材料还有一个重要的性质是磁性感应。
磁性感应是指材料在外加磁场的作用下产生的磁化程度。
我们通常用磁通量密度B来量化磁性感应的大小。
磁通量密度B越大，磁性材料的磁化程度就越高。
磁性感应的概念引出了磁性材料的另一个重要特性，即磁导率。
磁导率是描述磁性材料对磁场的响应能力的物理量。
磁导率越大，材料对磁场的响应能力就越强。
不同磁性材料的磁导率不同，这也决定了它们在实际中的应用。
除了磁性吸引、磁性感应和磁导率，磁性材料还有许多其他的磁性现象和特性。
例如，磁材料的磁滞回线是指在磁场强度逐渐增加或减小时，磁化强度的变化规律。
磁滞回线的形状和特性可以对材料的磁性进行定量描述，并用于磁性材料的制备和选型。
此外，在现代科技中，磁性材料还有许多重要的应用。
例如，我们身边常见的电动机、电磁铁等设备都需要使用磁性材料来实现磁场产生和控制。
另外，磁性材料在传感器、存储器、磁盘驱动器等领域也有广泛的应用。
磁性材料的不同特性和性能可以根据具体的应用需求进行设计和选择。
什么是磁性
什么叫磁性
磁，地球本身就是一个磁场，所以万物都有引力，那么磁性有哪些特性，我们今天来一一分析。
了解磁性，先了解磁性材料，可分为硬磁性和软磁性材料。
一、硬磁性材料：指磁化后，可以保持磁化后的状态，磁化后产品就带有磁性，脱离磁化工具一样还能保持有磁性，这一类称之为硬磁性，也可以解释为带记忆性的材料，称为硬磁性材料。
市场上常见的硬磁性有：1.硬磁铁氧体2.钕铁硼3.钕镍钴4.钛钴5.钐钴6. 铁铬钴7.橡胶磁8.钐铁氮9.铝铁碳等等，还有很多，符合上述特性的，就称为硬磁性。
二、软磁性材料：指材料能被磁化后，不能保持磁化后的状态，离开磁化工具就磁性消失，不带有记忆磁场的功能，这一类称为软磁性材料，其中要注意的一点是，本身能被磁化，只是不带记忆。
市场上常见的软磁性材料有：1.纯铁2.硅钢3.低碳钢4.坡莫合金5.铁镍合金 6.软磁铁氧体等等，常用于电磁铁，继电器，变压器等电子元件。
三、磁性，是一种看不见摸不着的特性，而单一的物体，受外磁场吸引或排斥的特性，称为该物体的磁性。
而我们生活的地球，就分N极，S极。
早在18世纪，欧州就提出，电流的磁效应，提出电和磁存在关联，磁性和电的运动结构有着密切的关系，磁性本身周围有一个场，是一种布满磁极周围的空间，称之为磁场，磁性物质的相互吸引或排斥，就是通过磁场进行的。
而我们应用的电磁铁，就是利用电能转换为磁性的一个过程。
磁悬浮产品，也是磁能电能之间的相互作用，而全世界对磁能的应用少之又少，随着科学的发展，磁性应用会越来越广泛，如电磁弹射起飞，磁悬浮列车，电磁铁，变压器，如果世界了解磁性越多，相信会像电能一样，应用在任何场所，且给人类带来更高科技有生活。
磁性材料分类
磁性材料的分类1、铁氧体磁性材料：一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。
他们大多具有亚铁磁性。
特点：电阻率远比金属高，约为1-10（12次方）欧/厘米，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。
饱和磁化强度低，不适合高磁密度场合使用。
居里温度比较低。
2 、铁磁性材料：指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金，某些稀土元素的合金。
在居里温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。
3 、亚铁磁性材料：指具有亚铁磁性的材料，例如各种铁氧体，在奈尔温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4 、永磁材料：磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。
可分为三类，金属永磁，例：铝镍钴，稀土钴，铷铁硼等；铁氧体永磁，例：钡铁氧体，锶铁氧体；其他永磁，如塑料等。
5、软磁材料：容易磁化和退磁的材料。
锰锌铁氧体软磁材料，其工作频率在1K-10M之间。
镍锌铁氧体软磁材料，工作频率一般在1-300MHZ6、金属软磁材料：同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力，例如工程纯铁，铁铝合金，铁钴合金，铁镍合金等，常用于变压器等。
7 、损耗角正切：他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值，其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中，损耗能量与储存能量的2派之比。
8、比损耗角正切：这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数：在两个给定温度之间，被测的变化量除以温度变化量。
10、磁导率的比温度系数：磁导率的温度系数与磁导率的比值。
11 、居里温度：在此温度上，自发磁化强度为零，即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态（或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度。
专业术语:1 、饱和磁感应强度：(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。
在实际应用中，饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场（基本上达到磁饱和时的磁场）下的磁感应强度。
2、剩磁感应强度：从磁性体的饱和状态，把磁场（包括自退磁场）单调的减小到0的磁感应强度。
磁性材料物质磁性概述 PPT
常见得几种电流产生磁场得形式为:
(1)、无限长载流直导线:
H I 2r
方向就是切于与导线垂直得且以 导线为轴得圆周
(2)、直流环形线圈圆心:
H I 2r
r为环形圆圈半径, 方向由右 手螺旋法则确定。
(3)、无限长直流螺线管:
H nI
n:单位长度得线圈 匝数, 方向沿螺线管得 轴线方向
2、磁感应强度B (magnetic flux density):
见Kittel 固体物理学8版p227,姜书p52也有此数据,稍有差别。
4、 反铁磁性(Antiferromagnetism)
反铁磁性就是1936年首先由法国科学家Neel从理论上预言、 1938年发现,1949年被中子实验证实得,它得基本特征就是存在 一个磁性转变温度,在此点磁化率温度关系出现峰值。
弱磁！
磁化率表现复杂
文献中也常绘成磁化率倒数与温度关系: (见应用磁学P9)
1
Tp
TC
T(K)
铁磁性 TpTC
低温下表现为反铁磁性得物质,超过磁性转变温度(一
般称作Neel温度)后变为顺磁性得,其磁化率温度关系服从
居里-外斯定律: 注意与铁磁性得区别！
= C
T Tp
反铁磁物质主要就是一些过渡族元素得氧化物、卤化物、 硫化物, 如:
一些抗磁性金属在20℃时得克分子磁化率(CGS单位):
(106 )
(106 )
见冯索夫斯基《现代磁学》(1953) p74
2、 顺磁性(Paramagnetism)
这就是19世纪后半叶就已经发现并研究得另一类弱磁性。 它得最基本特征就是磁化率为正值且数值很小,0<<<1。
顺磁性物质得磁化率就是温度得函数,服从居里定律或居里外斯(Curie-Waiss)定律。
金属材料的磁性与磁性材料应用
金属材料的磁性与磁性材料应用金属材料在现代工业应用中扮演着重要的角色，其物理特性是各种应用的基础。
在众多的金属材料特性中，磁性是一个值得关注的方面。
本文将探讨金属材料的磁性及其在磁性材料应用中的重要性。
1. 金属材料的磁性简介金属材料的磁性是指材料具有磁性质，即能够生成、感应或被磁场所影响。
除了铁、镍和钴等铁族元素本身具有磁性外，许多金属合金和金属化合物也具有磁性。
金属材料的磁性是由其中的原子和分子组成的微磁矩决定的，这种微磁矩的相互排列和运动状态对材料磁性产生重要影响。
2. 金属材料的磁性分类根据金属材料的磁性特点，可以将其分为磁性材料和非磁性材料两类。
磁性材料具有磁矩，能够吸引或排斥其他磁性物体；而非磁性材料则没有磁矩，不能被磁场所影响。
2.1 磁性材料磁性材料可以进一步分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料具有低矫顽力和低磁滞损耗的特点，适用于频繁变化的磁场中，常见的软磁性材料包括钢铁、镍铁合金等。
而硬磁性材料具有高矫顽力和高磁滞损耗的特点，适用于恒定磁场中，如永磁体材料。
常见的硬磁性材料包括铁氧体、钕铁硼等。
2.2 非磁性材料非磁性材料是指无法产生或被磁化的金属材料，其磁导率接近于真空的磁导率。
常见的非磁性材料有铜、铝、黄金等。
3. 磁性材料的应用领域由于磁性材料的磁场特性，其在工业和科学研究中有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：3.1 电子和电磁器件磁性材料在电子和电磁器件中发挥着重要的作用。
例如，铁氧体被广泛应用于变压器、感应线圈和磁控管等器件中，用于调节和传输电能。
此外，软磁性材料也常用于电感、变压器等磁性元件。
3.2 磁存储器件磁性材料在磁存储器件中起着关键作用。
硬磁性材料如钕铁硼可用于制造高容量的硬盘驱动器和磁带。
这些材料的特殊磁性能够稳定地储存和读取大量的数据。
3.3 电动机和发电机磁性材料也广泛应用于电动机和发电机中。
在电动机中，磁性材料的磁场和电流相互作用产生力矩，从而实现转动力。
第1章磁学与磁性材料基础知识PPT课件精选全文完整版
( )
H
d
=
NxM xi
+ NyMy
j
+ NzMzk
( )
Fd
=
1 2
m0
N
x
M
2 x
+
N
yM
2 y
+
NzM
2 z
N x + N y + N z = 1
球体：Fd = (1/ 6)m0M 2
( ) 细长圆柱体：Fd = (1/ 4)m0 M x2 + M y2
薄圆板片：Fd = (1/ 2)m0M z2
适用条件：磁体内部均匀一致，磁化均匀。
16
1.2. 材料的磁化
▼磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态 OA段：近似线性，起始磁化阶段 AB段：较陡峭，表明急剧磁化 H<Hm时，二曲线基本重合。 H>Hm后，M逐渐趋于一定值 MS（饱和磁化强度），而B 则仍不断增大(原因?) 由B－H（M－H）曲线可求 出μ或 χ
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
38
T
p
该表取自Kittel 书2005中文版p236，从中看出反铁磁物质的 转变温度一般较低，只能在低温下才观察到反铁磁性。
2
磁极和电流周围都存在磁场，磁场可以用磁力线表示：
磁力线特点：
从N极出发，进入与其最邻近的S极，并形成闭合回路； 通常呈直线或曲线，不存在呈直角拐弯的磁力线； 任意二条同向磁力线之间相互排斥，因此不存在相交的磁力线；
磁性材料相关知识概述
磁性材料相关知识概述磁性材料是一种特殊的材料，具有磁场或磁性，这使得它在很多领域得到了广泛应用。
从制造电气设备到医疗器械，磁性材料无处不在。
在本文中，我们会概述磁性材料的相关知识，包括磁性的起源、不同类型的磁性、磁性材料的应用和未来的发展趋势。
1. 磁性的起源磁性现象早在古代就已经被人们注意到了，但对于磁力的本质却认识不足。
直到16世纪，威廉·吉尔伯特通过一系列实验和研究，发现地球本身就是一个大磁体，而任何一个物质都有可能拥有磁性。
随着科学的发展，人们逐渐确定了电和磁之间的密切联系，发展出了电磁学，使得对磁性的研究更加深入。
现代的磁性研究主要集中在电子的微观结构和自旋运动等领域。
2. 不同类型的磁性目前，磁性材料主要分为三种类型：顺磁性、抗磁性和铁磁性。
顺磁性是指一些不具备自身磁矩但是受到磁场影响而表现出磁性的物质，例如铝、锌和铜等。
抗磁性是指那些在磁场中完全不表现出磁性的物质，例如黄金、银和铂等。
铁磁性是指那些自身就具有磁矩的物质，例如铁、镍和钴等。
铁磁性物质在外磁场的作用下呈现出不同程度的磁化，也会出现磁滞现象。
3. 磁性材料的应用磁性材料在很多领域中各有所长。
磁铁是最常见的应用磁性材料的例子，用于制造电机、发电机、电子设备、制冷设备等。
磁性材料也被用于医疗器械，例如磁共振成像MRI，利用人体组织对磁场的影响来生成影像。
磁性材料也广泛应用于信息存储，例如硬盘、U盘等存储设备。
在环保领域，磁性材料可以被用于污水处理和废弃物回收等方面。
4. 未来的发展趋势随着科技的不断进步，磁性材料的应用前景将更广阔。
例如，磁特性膜的发展，可以在电动汽车、太阳能电池和燃料电池等领域中代替传统的化石燃料；超导体技术的革新，可以提高能源的转化效率，缩短数据传输时间和降低能耗等等。
总结：磁性材料的研究和应用已经成为人们关注的焦点，其广泛应用和不断创新的技术可望解决现代社会的一系列问题。
在未来的发展中，磁性材料的应用前景将更加广泛和深入。
磁性材料一般有哪些
磁性材料一般有哪些磁性材料是一类具有磁性的物质，它们在外加磁场的作用下会产生磁化现象。
磁性材料广泛应用于电子、通信、医疗、能源等领域，是现代科技的重要组成部分。
那么，磁性材料一般有哪些呢？接下来，我们将对磁性材料的分类和常见类型进行介绍。
一、按磁性分类。
根据磁性的不同，磁性材料可以分为铁磁材料、铁氧体材料、钙钛矿材料、铁氮化物材料等几大类。
1. 铁磁材料。
铁磁材料是指在外加磁场的作用下，具有明显磁滞回线和磁饱和现象的材料。
典型的铁磁材料包括铁、钴、镍及它们的合金，如钕铁硼磁体等。
2. 铁氧体材料。
铁氧体材料是一类氧化铁与过渡金属氧化物组成的磁性材料，具有良好的磁性能和电磁性能。
常见的铁氧体材料有氧化铁、氧化镍、氧化锌等。
3. 钙钛矿材料。
钙钛矿材料是一类具有钙钛矿结构的化合物，具有优异的磁性能和多种功能性能。
典型的钙钛矿材料包括铁电材料、铁磁材料、多铁材料等。
4. 铁氮化物材料。
铁氮化物材料是一类由铁和氮元素组成的化合物，具有优异的磁性能和热稳定性。
铁氮化物材料在储能、传感、信息存储等领域有着广泛的应用。
二、按应用领域分类。
根据磁性材料在不同领域的应用特点，可以将磁性材料分为软磁材料和硬磁材料两大类。
1. 软磁材料。
软磁材料是指在外加磁场的作用下，具有低磁滞、低矫顽力和高导磁率的材料。
软磁材料广泛应用于变压器、电感、电机、传感器等领域。
2. 硬磁材料。
硬磁材料是指在外加磁场的作用下，具有高矫顽力和高磁能积的材料。
硬磁材料主要用于制造永磁体、磁记录材料、磁传感器等产品。
总结起来，磁性材料一般包括铁磁材料、铁氧体材料、钙钛矿材料、铁氮化物材料等几大类，根据其在不同领域的应用特点又可以分为软磁材料和硬磁材料两大类。
这些磁性材料在现代科技领域发挥着重要作用，对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
材料化学导论第6章-固体的磁性和磁性材料
96第6章 固体的磁性和磁性材料§6.1 固体的磁性质及磁学基本概念6.1.1 固体的磁性质某些无机固体并不像其他所有物质那样表现出抗磁性（Diamaganetism ）,而是呈现出磁效应。
这些无机固体往往是以存在不成对电子为特征的，这些不成对电子又常常是处在金属阳离子中。
因此，磁行为主要限制在过渡金属和镧系金属元素的化合物上。
它们中许多金属原子具有不成对的d 和f 电子，就可能具有某些磁效应。
我们知道，电子有自旋，形成自旋磁矩。
在不同的原子中，不成对电子可以随机取向，此时材料就是顺磁的（Paramagnetic ）；如果不成对的电子平行地排成一列，材料就有净的磁矩，这是材料是铁磁性的（iferromagnetic ）；相反，不成对电子反平行排列，总磁矩为零，材料就呈现反铁磁性为（Antiferromagnetic ）；如果自旋子虽是反平行排列，但两种取向的数量不同，会产生净的磁矩，材料就具有亚铁磁性（Ferrimagnetic ）。
图6.1就说明这些情形。
(b)(d)(c)图6.1 成单电子自旋取向和材料的磁性a 抗磁性b 铁磁性c 反铁磁性d 亚铁磁性磁性材料广泛地应用在电器、电声、磁记录和信息存储各方面，可以说，现代社会离不开磁性材料。
6.1.2 磁学基本概念1．物质在磁场中的行为97首先，我们讨论不同材料在磁场中的行为。
如果磁场强度为H ，样品单位体积的磁矩为I ，那么样品的磁力线密度，即所谓磁通量 （Magnetic induction ）B 为：B = H + 4πI 6.1.1导磁率（Permeability ）P 和磁化率（Susceptinity ）K 定义为： P = HB = 1 + 4πK 6.1.2 K = HI 6.1.3 摩尔磁化率χ为χ= dM κ 6.1.4 式中M 是分子量，d 式样品密度。
根据、K 、χ及其与温度和磁场的依赖关系可以区分不同种类的磁行为，这总结在表6.1中。
磁性材料有哪些
磁性材料有哪些
磁性材料是指具有磁性能力的物质。
根据磁性能力的不同，可以将磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材料两类。
软磁性材料是指在外加磁场作用下很容易磁化，但在磁场消失后，能够迅速消磁的材料。
常见的软磁性材料有：
1. 铁：纯铁是一种具有很好的软磁特性的材料，但其抗腐蚀性较差，容易生锈，所以常常需要进行镀层处理，如镀锌等。
2. 钠：钠是一种具有较高磁导率和低磁阻的软磁性材料，常用于电感器等电子器件中。
3. 镍铁合金：镍铁合金是一种具有较高软磁导率和磁阻的材料，广泛用于电感器、变压器等电子元器件中。
4. 钴铁合金：钴铁合金具有较高的饱和磁感应强度和软磁导率，常用于制造磁头、电动机等设备。
硬磁性材料是指在外加磁场作用下很难磁化，且在磁场消失后，能够保持一定的磁化程度的材料。
常见的硬磁性材料有：
1. 钕铁硼磁体：钕铁硼磁体是一种强磁性材料，具有较高的饱和磁感应强度和矫顽力，广泛用于制造电动机、磁盘驱动器、手持电动工具等设备。
2. 钴磁体：钴磁体是一种具有较高矫顽力和耐磨性的硬磁性材料，常用于制造磁头、传感器等设备。
3. 铬钭磁体：铬钭磁体是一种具有较高饱和磁感应强度和矫顽力的硬磁性材料，常用于制造磁头、电机等设备。
4. 铁氧体：铁氧体是一种具有良好磁性能和电性能的硬磁性材料，常用于制造电感器、变压器等设备。
总结起来，磁性材料的种类繁多，从软磁性材料到硬磁性材料，具有不同的磁性能力和应用领域。
这些材料在电子器件、电动机、磁头等设备中起着重要的作用。
物理学中的磁学和磁性材料
物理学中的磁学和磁性材料磁学作为物理学的一个重要分支，研究磁场及其相互作用的现象和性质。
其中，磁性材料是磁学应用广泛的一类材料，它们是由具有自旋的电子构成的，具有磁性的特性。
本文将从磁学基础、磁性材料种类和应用方面进行介绍。
一、磁学基础在磁学中，磁场是一个重要的概念。
磁场是由运动的电荷或磁化的物质所产生的力场，是以磁感应强度B为单位的量来表示的。
磁感应强度B是一个磁场矢量，其方向指向磁场中的磁力线，大小表示单位面积上垂直于磁力线方向上的磁通量。
磁性物质在外加磁场的作用下会受到磁化，这是因为磁场中的磁力线会将自由电子的自旋转向和电子轨道绕转向对齐，从而形成相应的磁矩。
二、磁性材料种类磁性材料按其磁性特性可分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指易磁化成为磁导体的材料，如铁、钠、镍铁、铁镍钴等。
其主要特点是磁化强度低，居里温度高，磁滞损耗小，主要用于变压器、电感器、电子开关等电器部件和电子计算机存储媒介。
硬磁性材料是指不易磁化、难以还原成导磁体的材料，如钇铁、钴铁、铁氧体等。
其主要特点是磁化强度高，居里温度低，磁滞损耗大，主要用于电机、发电机、电磁铁等。
三、磁性材料应用磁性材料具有广泛的应用价值。
目前，磁性材料已在工业生产、生物医学、环境保护等领域得到广泛应用。
1. 工业生产方面，磁性材料广泛应用于电机、发电机、电磁铁、变压器、电感器、电子计算机等电器部件中。
其中，铁氧体是一种广泛应用于微波元器件的磁性材料，铁氧体衍射器、铁氧体陶瓷滤波器、铁氧体双偏振器等器件都是微波领域中常用的元器件。
2. 生物医学方面，磁性材料的应用主要是在医学成像方面，如磁共振成像技术(MRI)。
MRI技术利用磁性材料的磁性特性，通过在人体内部施加强磁场和射频电场，使人体内的水分子发生共振现象，最后利用计算机将成像数据进行处理并得到具有不同解剖结构的图像。
3. 环境保护方面，磁性材料还可用于水的污染治理。
磁性吸附材料具有高效分离和再生性能，能够有效地从水体中吸附含有重金属离子、有机物等污染物，是一种低成本、高效率的污染治理方法。
磁性材料与磁性相变
磁性材料与磁性相变磁性材料是一类在外加磁场下会发生磁化的材料，它们在现代科技应用中起着重要的作用。
磁性相变则是磁性材料在温度或其他条件改变下，磁性性质发生变化的现象。
本文将介绍磁性材料的基本性质、应用以及磁性相变的研究进展。
一、磁性材料的基本性质磁性材料可以分为铁磁、亚铁磁和顺磁三类。
铁磁材料如铁、镍和钴，具有较强的磁性，在外加磁场下可产生较强的磁化。
亚铁磁材料如铁氧体和铁镍合金，磁化程度较弱，且在外加磁场下磁矩方向发生强烈变化；顺磁材料如铁磁体中的杂质离子，磁化较小，且与外加磁场方向保持一致。
磁性材料的磁化受到其晶体结构和自旋排列等因素的影响。
二、磁性材料的应用磁性材料在各个领域都有广泛应用。
在电力工业中，磁性材料用于制造发电机和变压器等设备的铁芯，以提高效率和传输能力。
在电子产业中，磁性材料用于制造电感、磁头和磁盘等元器件。
在信息技术领域，磁性材料在硬盘、磁卡和磁带等数据存储介质中起到关键作用。
除此之外，磁性材料还广泛应用于医学、环境保护、航空航天等领域。
三、磁性相变的研究进展磁性相变是指磁性材料在特定条件下，磁性性质发生变化的现象。
这一现象吸引了众多科学家的研究兴趣，并取得了一系列重要的研究成果。
其中，最为经典的磁性相变是铁磁-顺磁相变和亚铁磁-顺磁相变。
通过调节温度、压力或化学成分等因素，科学家们成功实现了控制磁性相变的目标。
磁性相变的研究对于理解材料的磁性机制和开发新型磁性材料具有重要意义。
近年来，磁性相变在纳米材料领域得到了广泛关注。
纳米材料由于其尺寸效应和界面效应，展示出与宏观材料不同的磁性行为。
通过精确控制纳米材料的尺寸、形状和组成等因素，科学家们可以调节磁性相变的性质和温度，为纳米磁性材料的应用提供了更大的灵活性。
除了在基础研究上取得突破，磁性相变还在实际应用中表现出巨大潜力。
以磁性存储为例，磁性相变可以被用来实现快速和高密度的信息存储。
基于相变材料的磁性存储被广泛认为是下一代存储技术的有力竞争者。
磁学与磁性材料基础知识-文档资料
在更多场合，确定场效应的量是磁感应强度B（磁通 密度）。在SI单位制中，B的定义为：
B＝ µo（H＋M） T or Wb•m2
7
应用中常用电流来产生磁场，有以下三种形式： 无限长载流直导线的磁场强度 H＝I/2pr 载流环行线圈圆心的磁场强度 H＝I/2r 无限长载流螺线管的磁场强度 H＝n I
FH0M Hcos
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作
用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的，单位体积内
J
M
F d0H ddJ00 H ddM
对于均匀材料制成的磁体，容易得出;
在不同的磁化条件下，磁导率被分为以下四种： (1)起始磁导率 ：
1 lim B
i
H 0 H
0
(2)最大磁导率：
max
1
0
B H
max
(3)增量磁导率：
1
B H
0
(4)可逆磁导率：
B
max
B H
0
i
H
lim
rev H0
10
▼退磁场
材料被磁化时，两端的自由磁极会产 生与磁化反方向的磁场，即退磁场
Fd0 0MNM dM1 20NM 2
N 是磁化方向的退磁因子。对于非球形样品，沿不同方向磁 化时退磁场能大小不同，这种由形状造成的退磁场能随磁化 方向的变化，通常也称形状各向异性能。退磁能的存在是自 发磁化后的强磁体出现磁畴的主要原因。
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（6） 静磁能
在外磁场中处于磁化状态的磁体具有的能量－静磁能．
磁体中的单个分子环流在磁场中受到的安 培力矩为 L ( H ) , 磁体单位 m m 0 体积受到的总力矩 －当θ=0 时能量最低值 -μ0MH, 是稳定状态； 随着θ的增大,外力克服磁场作功, 能量增 大,θ=1800时,能量达到最大值+μ0MH． 磁体在自身的退磁场中也有位能－退磁场 能．用上式计算时须考虑到退磁场强度
－材料对外磁场的响应特性由磁化曲线和磁滞回线表征。
（1） 磁化曲线
实验测定：环形样品，初级线圈N1通电产生磁场样品磁化，次级线圈N2接磁通计测 量磁通，可得B~H曲线；根据 B 0 ( H M ) 可画出M～H曲线。
例，铝镍钴的起始磁化曲线： M～H曲线饱和（饱和 磁化强度Ms）， B~H曲线不饱和。
L Lm 0 m H 0 M H
M是磁化强度．总力矩大小为
L 0 MH sin
θ为磁化强度M与磁场H 的夹角. 当磁体转过θ角，外力克服磁场作功
W L d 0 MH cos C
0
Hd NM 是M的函数, 应由积分算得其
－适用于原子中电子轨道运动
(2) 磁化强度
m ,磁化强 －描写物质磁化状态－按安培分子环流假设，设分子磁矩为 度M 定义为
M
i
mi
V
,
[A m1 ]
(3) 磁场强度 H 和磁感应强度 B
－描述磁场的两个参量是磁场强度 H和磁感应强度 B ， H
Байду номын сангаас
的单位A m 1 ．常见的电流磁场有:
幅值:
Ud
M
M
0
0 H d d M
1 0 NM 2 2
此功转化为磁体在磁场中的位能. 适当选 取能量零点, 磁体在外场中的能量密度可 表为:
θ
H
－退磁场能与退磁因子 Ｎ有关，即与材料的形 状以及磁化方向有关－ 各向异性能．
UH 0 MH cos 0 M H
1.2 材料的磁化
rev lim
H 0
(7)不可逆磁导率 irr diff rev
描述不可逆磁化性质．
增量磁导率在ΔH→0时的极限值.
连接原点O与起始磁化曲线上任一点的直线的斜率称为总磁导率μtot . B μmax μ μdiff μmax μtot ΔB μi
ΔH
μrev H O
时B与H 间存在位
相差，磁导率只能 用复数表示.
(4)增量磁导率
1 B 0 H
(6)微分磁导率 diff
在恒定磁场上叠加一个小交变磁场所 表现出来的磁导率，Δ B和Δ H为交变 磁感应强度和磁场强度的峰值。
1 dB 0 d H
起始磁化曲线上任一点的斜率.
(5)可逆磁导率
B 0 H 4 M
（4） 磁化率和磁导率
M
H
磁场中的磁体的磁化强度M 与磁 场强度 H 的关系为
M H
称为磁体的磁化率．
(1)起始磁导率
i
B 0 H 0 H lim
1
H→0时磁导率的极限值,弱磁场下 重要参数. (2)最大磁导率
由此可将磁感应强度 B写作
max
N1 N2 M 磁通计
B
I0
10 6 4
磁化曲线的测量
铝镍钴的磁化曲线
（2） 磁滞回线
饱和后减小外磁场H ， B和M的值减小但不 沿初始磁化曲线返回 －当H＝0时仍保留一 定的B和M值，称为 剩磁Br或Mr． 增加反向外磁场， B和M 的值继续减小以致可使B 和M为零，此时的外磁场 的大小称矫顽力BHc(磁场 矫顽力）或MHc示（內禀 矫顽力），表征材料磁化 后保持磁化状态的能力．
1.1 静磁现象
(1 ) 磁矩
磁铁可以吸引铁屑－周围空间存在磁场－磁场可用磁力线来形象地描述 －磁力线从N极到S极形成闭合曲线,且永不相交. 通电导线也产生磁场－小磁体的磁场相当于小的平面电流 回路产生的磁场－平面电流回路的电流和回路面积的乘积 称为磁矩:
m
iS ,
[Am2 ]
m是矢量－右手螺旋
I 无限长载流导线的磁场： I H 方向－右手螺旋 2r
H
载流环形线圈圆心处的磁场： I H 2r 无限长螺线管的磁场 H nI I
H
在某些情况下,确定磁场效应的是磁感应强度B,定义为
B 0 ( H M ),
[T]
在真空中,M 0, B 0 H , B与 H 平行,在磁体不是. 上述量均为国际单位制(SI),文献中常采用高斯单位制 B 的单位是 (CGS).在CGS制中, H 的单位是奥斯特(Oe)， 高斯(Gs), 表为
B 0 (1 ) H
定义磁导率μ为 (3)复磁导率
1 B 0 H max
B 1 0 H
－磁导率是表征磁性材料的磁性、 导磁性及磁化难易程度的物理量, 是磁场的函数．根据磁化条件不 同，材料的磁导率有：
~ i
在交变磁场中磁化
对球体， N x N y N z
1 3
对沿长轴方向磁化的细长圆柱 体, Nz=0, N x N y 1 2 对沿垂直于表面磁化的无限大 平板，Nx=Ny=0, Nz=1
x
y
对退磁因子大的样品，磁化需要 很高的外加磁场：例如磁化 一个Hc=2A· m-1的坡莫合金球，使 其Ms=9×105A· m-1, 退磁场将达 Hd=(1/3)×9×105=3×105A· m-1 即外磁场是矫顽力的105倍。
磁性和磁性材料
主要参考书： (1)严 密 彭晓领编著，磁性基础与磁性材料，浙江大学出版社， 2006年出版. (2)姜寿亭 李 卫编著，凝聚态磁性物理，科学出版社，2003年 出版. (3)(美)R.C.奥汉德利著,现代磁性材料原理和应用,化学工业出 版社,2002年出版.
一
磁学基础知识
－描述物质磁性的一些主要物理量、材料的磁化过程、物质磁性和磁 性材料的分类.
O
H
（5） 退磁场
材料在外磁场中磁化时，在内部将产 生一个与其磁化强度 M 反向的磁场 H d, 称为退磁场: Hd NM N 称为退磁因子,取决于材料的形状. －如沿长轴磁化样品，细长的N≈0,短 粗的N很大.一般样品在0－1之间. z 可以证明,椭球体的 三个主轴方向退磁 因子间存在如下简 单关系: Nx N y Nz 1