纳米磁性(1)
四氧化三铁磁性纳米粒子 (1)概要
图8 槲皮素粉末
2.磁性纳米四氧化三铁靶向药物的制备 2.1 四氧化三铁-槲皮素复合纳米材料的合成
Fe2+的外层电子排布为3d64s04p0,Fe3+的外层电子排布为3d54s04p0, 在纳米四氧化三铁的内部,存在很多Fe2+和Fe3+,它们的4s和4p都是空轨 道。槲皮素分子中的羟基氧原子的外层电子排布为2p6,除和苯环及氢
表5 搅拌速度
2：溶胶凝胶法
表面覆盖了Fe3O4壳的C@Fe3O4芯壳纳米纤维
四、Fe3O4磁性纳米粒子的应用
四氧化 三铁磁 性纳米 粒子
磁记 录材 料
微波 吸收 材料
生物 医药
水体污 染物吸 附脱除 及贵金 属回收
催化剂 材料和 催化剂 载体
Fe3O4 纳米粒子在生物方面的应用
Fe3O4因其具有稳定的物料性质、与生物体能较好的相容、强度
较高，且具有磁性。目前，医学领域常采用超顺磁性的铁氧化物纳米
粒子来制备 MRI的造影剂，当这种造影剂进入活体后能够被活体组织 有效的吸收，通过比较不同组织部位的响应信号的差异，就能准确定
位出活体的病灶位置。在靶向药物载体方面，磁性靶向纳米药物载体
在负载药物的组分后通过外加磁场的作用可以直达病灶，减少了药物 对其他器官组织的副作用，同时还可以提高药效增强治疗作用。
原子相连的两个电子,还剩一个孤对电子,因此槲皮素羟基上的氧原子
活化后，可以提供孤对电子给Fe2+和Fe3+的空轨道,形成配位键结合。 Fe2+或者Fe3+的4s和4p轨道都是空轨道,能够接受孤对电子对,从而与两
个氧原子结合。
反应机理：
图13 槲皮素分子与Fe3O4的化学反应
纳米磁性材料的制备与性能优化方法
纳米磁性材料的制备与性能优化方法概述：纳米磁性材料是一种具有很高应用潜力的材料，其独特的磁性能使其在信息存储、生物医学、能源等领域展现出广泛的应用前景。
制备高质量的纳米磁性材料并优化其性能是实现这些应用的重要关键。
本文将介绍纳米磁性材料的制备方法，并探讨了性能优化的策略。
一、纳米磁性材料的制备方法1. 化学合成法：化学合成法是制备纳米磁性材料最常用的方法之一。
其中，共沉淀法、热分解法和溶胶凝胶法是常用的制备方法。
在共沉淀法中，通过溶液的共沉淀反应，将金属离子还原成金属粒子，形成纳米尺寸的磁性材料。
热分解法则通过高温下的化学反应使金属有机络合物分解，生成磁性纳米颗粒。
溶胶凝胶法则通过溶胶和凝胶中间相的相互转化，形成纳米尺寸的颗粒。
2. 物理制备法：物理制备方法主要包括溅射法、磁控溅射法、熔融法和机械合金化法。
溅射法利用高速离子轰击固体靶材产生的溅射粒子来形成纳米尺寸的磁性材料。
磁控溅射法则在溅射过程中加入磁场，以控制溅射和成膜过程中的离子行为，进一步优化纳米磁性材料的性能。
熔融法则利用高温使固相反应发生，形成纳米尺寸的磁性材料。
机械合金化法则通过高能球磨使原料粉末发生冶金反应，形成纳米尺寸的磁性材料。
二、纳米磁性材料的性能优化方法1. 形貌调控：通过调控纳米磁性材料的形貌，可以有效优化其性能。
例如，可以通过调控合成方法和条件，控制颗粒的大小、形状和分布，从而影响其磁性能。
此外，还可以利用表面修饰剂对纳米颗粒进行表面修饰，如包覆一层稳定剂或功能化分子，增强其磁性能、稳定性以及生物相容性等特性。
2. 结构调控：纳米磁性材料的晶体结构对其磁性能具有重要影响。
可以通过控制合成条件和添加适当的合金元素来调控晶格结构，从而优化其磁性能。
此外，还可以通过结构调控来调整纳米磁性材料的饱和磁化强度、居里温度和磁晶各项差等性能指标。
3. 磁场处理：磁场处理是一种常用且有效的优化纳米磁性材料性能的方法。
通过对纳米材料施加外加磁场，并在特定磁场条件下进行退火和磁化处理，可以有效地调控纳米磁性材料的结晶度、晶体尺寸和磁畴结构等参数，从而优化其磁性能。
纳米磁性材料的性质与应用研究
纳米磁性材料的性质与应用研究纳米磁性材料是一种特殊的材料，其尺寸只有几纳米到几十纳米左右，因为其特殊的小尺寸，在应用中具有很多优异的性能，例如拥有更强的磁场强度、更快的磁翻转速度等。
因此，纳米磁性材料在现代科技领域中具有广泛的应用前景。
下面将详细介绍纳米磁性材料的性质和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、纳米磁性材料的性质1. 磁性：纳米磁性材料具有强烈的磁性，其大小的减小导致了磁矩的增强，从而产生更强的磁场。
2. 热稳定性：纳米磁性材料具有较高的热稳定性，即在高温下仍能保持其磁性，这是其在高温环境下应用的重要优势。
3. 尺寸效应：随着尺寸的减小，纳米磁性材料的磁矩会发生异向性，导致更快的磁翻转速度和更高的磁弹性。
4. 可控制性：通过控制纳米颗粒的大小、形状和组成，可以制备出具有不同性质的纳米磁性材料，例如超顺磁性、Langmuir-Blodgett薄膜、链状纳米粒子等。
二、纳米磁性材料的应用1. 生物医药：纳米磁性材料可以用于药物传递、细胞分离、成像和治疗等多个方面。
例如，通过磁控靶向传递可以提高药物的治疗效果，并减少药物对身体的毒性。
2. 数据存储：纳米磁性材料可以用于硬盘、磁带等数据存储技术中。
其优异的稳定性和磁性可以使得数据更稳定、信息量更大。
3. 磁性流体: 磁性流体是由纳米磁性粒子和溶剂组成的分散液。
磁性流体可以用于电池、传感器等方面，其磁性可以使得液体在电磁场中产生外力或变形。
4. 磁性催化剂：利用纳米磁性材料的特殊性质，可以将其作为催化剂，用于有机合成反应、清除环境污染物等领域。
三、未来发展前景纳米磁性材料具有广泛的应用前景，其研究和应用也是正在持续发展的。
同时，随着纳米技术和磁性材料研究的不断发展和深入，纳米磁性材料也将享有更加广阔的前景，可以在更广泛的领域中发挥作用。
1. 磁电效应：纳米磁性材料可以被用于探索磁电效应，这是一种光学现象，可以用于信息传输和计算。
2. 磁量子计算：纳米磁性材料可以被用于磁量子计算，这是一种更加先进的计算技术，可以更快速地处理数据。
纳米磁性材料ppt课件
3. 1988年，法国巴黎大学教授研究组首先在Fe/Cr纳米结构的多 层膜中发现了巨磁电阻效应，引起国际上的反响。此后，美国、 日本和西欧都对发展巨磁电阻材料及其在高技术中的应用投入很 大的力量，兴起纳米磁性材料的开发应用热。1988年，由非晶态 FeSiB退火通过掺杂Cu和Nb控制晶粒，获得了新型的纳米晶软磁材 料； 4. 1988年，人们发现了磁性多层膜的巨磁电阻效应，并由此产生 一门新兴学科：自旋电子学。 5. 1993年，人们通过理论研究发现，纳米级的软磁和硬磁颗粒复 合将综合软磁Ms高，硬磁Hc高的优点获得磁能积比现有最好NdFeB 高一倍的新型纳米硬磁材料。 6. 进人21世纪以来，利用模板生长一维磁性纳米丝的研究很活跃， 材料包括单一金属、合金、化合物、多层材料、复合材料等，应 用目标也从存储介质到细胞分离，多种多样。
（4）生成磁性液体的必要条件 生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小，
在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用，能在基液中作无 规则的热运动。基液包括：水基、煤油基、短基、二醋基、 聚苯基、硅油基、氟碳基等。
（5）磁性液体的特点
在磁场作用下可以被磁化，可以在磁场作用下运动， 但同时它又是液体，具有液体的流动性。
二、纳米磁性材料的定义
纳米磁性材料是指材料尺寸限度 Nano Material
在纳米级，通常在1-100nm的准
0D
零维超细微粉，一维超细纤维
（丝）或二维超薄膜或由它们组
成的固态或液态磁性材料。当传
1D
统固体材料经过科技手段被细化
到纳米级时，其表面和量子隧道
等
4、 磁性液体
（1）磁性液体的定义 磁性液体是由纳米磁性微粒包复一层长链的有机表
面活性剂，高度弥散于一定基液中，而构成稳定的具有 磁性的液体。其中磁性微粒尺寸通常小于10nm，呈超顺 磁性。
纳米磁性材料的介绍及应用
三、纳米微晶软磁材料
（二）纳米软磁材料
1998年日本首先在FeSiB合金中加入Cu、Nb成分，制成的纳米微晶磁性
材料，其典型成分为Fe73.5Cu1NbSi13.5B9(商品牌号为Finenet)，它具有铁基非 晶材料的高饱和磁感应强度以及Co基非晶材料的高磁导率、低损耗，而价格 约为Co基非晶材料的1/4~1/5。
13三纳米微晶软磁材料二纳米软磁材料1998年日本首先在fesib合金中加入cunb成分制成的纳米微晶磁性材料其典型成分为fe735cunbsi135商品牌号为finenet它具有铁基非晶材料的高饱和磁感应强度以及co基非晶材料的高磁导率低损耗而价格约为co基非晶材料的14三纳米微晶软磁材料一般采用非晶晶化法制备纳米微晶软磁材料
1.有固有原子磁矩，没有相互作用 2.在外磁场作用下，产生与外磁场同向的磁化强度 3.除碱金属外，χ与温度有关
稀土金属和铁族元素的盐类、 空气（N2是抗磁性）
反铁磁性
χ在某一温度存在最大值
过渡族元素的盐类及化合物
铁磁性
χf＞0 10～106数量级
1.有固有磁矩，直接交换相互作用 2.在很小的磁场作用下就能磁化到饱和 3.T＞TC时，顺磁性 4. 有磁滞现象，即 J 、 M 、 B 不是 H 的单值函数，而 与H变化的历史有关。
4
一、磁学基础
5
一、磁学基础
2.宏观物体的磁性
磁性分类
抗磁性 χd＜0 10-5数量级
定义
1.没有固有原子磁矩
特征
2.在外磁场的作用下，原子系统获得与外磁场反向 的磁矩 3. χd的大小与温度、磁场均无关，其磁化曲线为直 线
典型物质
惰性气体、部分有机化合物、 部分金属与非金属、H2O
纳米磁性材料
纳米磁性材料
纳米磁性材料是一种具有特殊磁性性质的材料，其尺寸在纳米级别范围内。
由于其独特的结构和性能，纳米磁性材料在磁性材料领域具有重要的应用前景。
本文将对纳米磁性材料的特性、制备方法以及应用进行介绍。
首先，纳米磁性材料具有特殊的磁性特性。
由于其尺寸处于纳米级别，纳米磁性材料表现出与传统磁性材料不同的磁性行为。
例如，纳米磁性材料可能表现出更强的磁性、更高的磁饱和强度以及更低的磁滞回线。
这些特殊的磁性特性使得纳米磁性材料在磁记录、磁传感器和磁医学等领域具有重要的应用价值。
其次，纳米磁性材料的制备方法多种多样。
目前，常见的纳米磁性材料制备方法包括溶剂热法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
这些方法能够控制纳米磁性材料的形貌、尺寸和结构，从而调控其磁性能。
例如，通过调节制备条件和控制合成过程，可以制备出具有不同磁性特性的纳米磁性材料，满足不同领域的需求。
最后，纳米磁性材料在多个领域具有广泛的应用。
在磁记录领域，纳米磁性材料被用于制备高密度、高稳定性的磁记录介质，推动了信息存储技术的发展。
在磁传感器领域，纳米磁性材料被应用于制备高灵敏度、高分辨率的磁传感器，用于地磁探测、生物医学成像等领域。
在磁医学领域，纳米磁性材料被用于制备靶向性药物输送系统，实现对肿瘤的靶向治疗。
综上所述，纳米磁性材料具有特殊的磁性特性，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着纳米技术的发展和磁性材料研究的深入，相信纳米磁性材料将在更多领域展现出其独特的优势和潜力。
纳米磁性材料
纳米磁性材料
纳米磁性材料是指其颗粒的尺寸在纳米级别的材料，具有特殊的磁性能。
与传统磁性材料相比，纳米磁性材料具有更高的磁化强度、更低的磁化场强度、更大的磁导率、更高的剩磁和更低的矫顽力。
纳米磁性材料的应用非常广泛。
首先，纳米磁性材料在信息存储方面有着重要的应用。
由于其高磁化强度，可以制备出容量更大、速度更快的硬盘和磁带。
同时，纳米磁性材料还可以用于磁存储器和磁传感器的制备，提高了数据存储密度和读写速度。
其次，纳米磁性材料在医学方面也有着广泛的应用。
由于纳米磁性材料具有较大的表面积和较佳的生物相容性，可以用于制备纳米药物载体，实现药物在体内的定向输送、缓慢释放和靶向治疗。
此外，纳米磁性材料还可用于磁共振成像、磁性标记和磁疗治疗等领域。
再次，纳米磁性材料在环境方面也有着一定的应用前景。
纳米磁性材料可以用于水处理、废气处理和固体废物处理等方面。
例如，纳米磁性材料可用于去除水中的重金属离子和有机污染物，净化水质。
另外，纳米磁性材料还可以用于油水分离、溶剂回收和垃圾处理等领域，具有很好的应用潜力。
总的来说，纳米磁性材料由于其特殊的磁性能，具备了广泛的应用前景。
随着纳米技术的进一步发展和应用，纳米磁性材料
在各个领域中的应用将会进一步拓展，并给人们的生活和工作带来更多的便利和改变。
纳米磁性材料制备方法PPT课件
根据应用需求选择合适的制备方法
高纯度、高性能要求
对环境友好
选择化学制备方法，如溶胶-凝胶法， 可以得到纯度高、粒径均匀的纳米磁 性材料。
选择物理制备方法更为合适，因为这 种方法不涉及化学反应，对环境影响 较小。
大规模生产
选择物理制备方法或化学制备方法均 可，但化学制备方法更具有优势，可 以大规模生产且成本较低。
随着个性化需求的增加，定制化纳米磁性 材料的需求也将增加，制备方法将更加灵 活多样。
对未来研究的展望
新材料探索
寻找具有优异性能的新型纳米 磁性材料，以满足不断发展的
应用需求。
跨学科融合
结合其他领域的技术和方法，如 生物学、化学等，为纳米磁性材 料的制备提供新的思路和途径。
智能化与自动化
利用先进技术实现制备过程的 智能化和自动化，提高生产效 率和产品质量。
利用酶催化制备纳米磁性材料
酶催化制备纳米磁性材料是一种高效、环保 的生物制备方法。该方法利用酶的催化作用 ，通过化学反应制备出具有磁性能的纳米材 料。
酶催化制备纳米磁性材料常用的酶有氧化还 原酶、水解酶、裂合酶等，其中氧化还原酶 最为常用。酶催化制备纳米磁性材料的过程 一般包括酶催化反应、分离纯化等步骤。在 制备过程中，可以通过调节反应条件、优化 酶的筛选和纯化工艺等方法来提高材料的产
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种制备纳米磁性 材料的方法，通过将反应气体在一定 条件下进行化学反应，生成所需的纳 米磁性材料。该方法具有制备温度低、 可控制备薄膜的成分和厚度等优点。
VS
化学气相沉积法的缺点是设备成本高、 反应气体具有毒性或腐蚀性，且制备 过程中需要严格控制反应条件。
液相法制备纳米磁性材料
液相法制备纳米磁性材料是一种常用的方法，通过控制溶液中的反应条件，如温度、pH值、浓度等，使金属离子或化合物在 溶液中发生反应，生成所需的纳米磁性材料。该方法具有操作简单、成本低、可批量生产等优点。
纳米磁性材料的研究与应用
纳米磁性材料的研究与应用纳米科技是当代研究热点之一，其广泛应用于生命科学、能源、材料科学等领域。
其中，纳米磁性材料作为一种具有特殊性质的纳米材料，被广泛地用于医学诊断、生物分析、环境修复等领域。
一、纳米磁性材料的概述纳米磁性材料是指颗粒大小在 1-100 纳米之间，具有磁性的材料。
它们具有单分散性、可控性、高比表面积和磁学/光学/电学等方面的特殊性质。
这些特殊性质是由于其尺寸、形状、晶体结构、表面活性和磁基团之间相互作用等因素的综合影响所导致的。
依据其组成和性质不同，可以将纳米磁性材料分为不同类型，如金属纳米粒子、氧化铁纳米颗粒、合金纳米颗粒、共轭高分子/纳米介孔复合物等。
二、纳米磁性材料的制备方法纳米磁性材料的制备方法多种多样，其中较常见的方法包括溶剂热反应法、凝胶燃烧法、水热法、微乳液法和溶胶-凝胶法等。
以氧化铁磁性材料为例，常见的制备方法如下：1. 溶剂热反应法：将铁离子和氧化剂在有机溶剂中进行反应，可以制备出分散性良好且颗粒大小均匀的氧化铁纳米颗粒。
2. 水热法：将铁离子和氢氧化钠在高温下反应，可以制备出纳米结晶体，通过后续处理方法分离得到纳米氧化铁颗粒。
3. 微乳液法：调整微乳液的温度和 pH 值，通过配位作用和凝胶化作用制备纳米铁氧体。
以上方法仅是其中的几种，不同制备方法对于纳米磁性材料的制备和性质有着不同的影响。
三、纳米磁性材料的应用1. 医学诊断纳米磁性材料由于其磁性和生物兼容性的特点，成为目前医学诊断领域研究的热点。
主要应用于拟诊和治疗。
例如，一个正在研究的磁共振图像增强的方法是通过将磁性荧光标记的纳米颗粒注入肿瘤或其他医学样本中，然后使用磁共振成像技术 (Magnetic Resonance Imaging)，以便诊断和定位疾病。
此外，还可以利用这些纳米材料跟踪带药的情况，实现精准医疗。
2. 生物分析在生物分析中，利用纳米磁性材料对生物分子进行捕获和可视化分析的方法成为一种新兴的关键技术。
纳米磁性材料
纳米磁性材料
纳米磁性材料是一种具有微观尺度磁性特性的材料，其在纳米尺度下表现出与宏观材料完全不同的磁性行为。
纳米磁性材料的研究和应用已经成为材料科学和纳米技术领域的热点之一，具有广泛的应用前景。
首先，纳米磁性材料具有独特的磁性特性。
由于其微观尺度的特殊结构，纳米磁性材料表现出了高度的磁化强度和磁化率，具有优异的磁性响应能力。
这使得纳米磁性材料在磁存储、磁传感器、磁共振成像等领域具有重要应用价值。
其次，纳米磁性材料具有良好的可调控性。
通过控制其粒径、形貌和结构等参数，可以精确调控纳米磁性材料的磁性能，实现对其磁性特性的定制化设计。
这为纳米磁性材料在磁记录、磁传感等方面的应用提供了广阔的空间。
此外，纳米磁性材料还具有优异的生物相容性和生物医学应用潜力。
纳米磁性材料在生物医学成像、靶向药物输送、磁热治疗等领域展现出了巨大的应用前景，为生物医学领域的发展带来了新的机遇和挑战。
总的来说，纳米磁性材料作为一种新型的功能材料，具有独特的磁性特性和广泛的应用前景。
随着纳米技术和材料科学的不断发展，相信纳米磁性材料在磁性材料领域将会有更多的突破和创新，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
纳米磁性材料
（4）生成磁性液体的必要条件
生成磁性液体的必要条件是强磁性颗粒要足够小，
在致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用，能在基液中作无 规则的热运动。基液包括：水基、煤油基、短基、二醋基、
聚苯基、硅油基、氟碳基等。
（5）磁性液体的特点
在磁场作用下可以被磁化，可以在磁场作用下运动， 但同时它又是液体，具有液体的流动性。
通常软磁材料的饱和磁化强度较高，永磁材料的矫顽力较高，如将软磁 相与永磁相在纳米尺度内进行复合，通过交换耦合作用，就有可能获得兼具
二者优点的复合永磁材料。
3. 纳米磁记录材料 （1）磁记录材料的定义 用于记录、存储、和再生信息的磁性材料。 （2）磁记录材料的发展趋势 磁记录发展的总趋势是大容量、高密度、高速度、低价
（3）发展状况
1934年就制成胶体Fe3O4溶液，用于磁畴观察，20世纪60-70
年代已发展成为一类商用产品，用于高速旋转轴密封等方面，美、 日等国均有商品生产，我国虽已研制成功，但应用的领域尚未开
拓，因此目前沿未形成规模生产。
近年来人们对磁性液体，或它与微米级微粒组合成的复合介 质的磁光、磁声以及微波特性进行了研究，有可能开拓出一类新 型的功能器件。
0D 1D
2D
3D Nanosize: 1---100nm
三、纳米磁性材料的基本特征
1.磁畴 2.超顺磁性 3.矫顽力
1.磁畴（Magnetic Domain）
（1） 在纳米尺度下，纳米粒子将变成 单畴粒子。当粒子尺寸R很小时，畴壁 能相对于退磁能更严重，没有必要再分 磁畴，这样就形成了单畴粒子。 （2）对于纳米颗粒，直接把大块铁磁 晶体中关于磁畴和畴壁的概念推广到铁 磁颗粒。 （3）块状磁性材料因交换作用能、磁 各向异性能而使磁矩平行排列在其易轴 方向，从而将导致很强的退磁能。 （4）尺寸R越大，退磁能越高。为降低 能量，材料必然分裂成磁畴.
纳米磁性材料的基本特征
05 结论
未来发展方向
1 2 3
探索新型纳米磁性材料
随着科技的发展，未来将会有更多新型的纳米磁 性材料被发现和研发，以满足各种不同的应用需 求。
提高性能与稳定性
目前纳米磁性材料在稳定性方面还有待提高，未 来可以通过改进制备工艺和材料改性等方法，提 高其性能和稳定性。
拓展应用领域
随着纳米磁性材料性能的提高和成本的降低，其 应用领域将进一步拓展，如生物医学、能源、环 保等。
03 纳米磁性材料的化学特性
稳定性
01
02
03
高热稳定性
纳米磁性材料在高温下仍 能保持稳定的磁性能，不 易发生相变或失去磁性。
抗氧化性
一些纳米磁性材料具有较 好的抗氧化性能，能够在 空气中稳定存在而不易被 氧化。
化学稳定性
纳米磁性材料对酸、碱、 盐等化学物质具有一定的 稳定性，不易发生化学反 应。
表面改性
表面修饰
表面活性剂处理
通过表面修饰，可以改变纳米磁性材料 的表面性质，如亲水性、疏水性、电荷 性质等，以适应不同的应用需求。
使用表面活性剂处理纳米磁性材料， 可以降低表面张力，增加分散性和稳 定性。
表面接枝
在纳米磁性材料的表面接枝聚合物或 生物分子，可以增加材料的功能性和 生物相容性。
04 纳米磁性材料的应用
尺寸效应
磁畴结构变化
随着尺寸的减小，纳米磁性材料的磁畴结构会发生显著变化。在宏观尺度下，磁畴结构通常比较简单，而在纳米 尺度下，由于表面效应和量子效应的影响，磁畴结构变得复杂且多样化。
磁性能变化
随着尺寸的减小，纳米磁性材料的磁性能也会发生变化。例如，随着尺寸的减小，饱和磁化强度、矫顽力和剩磁 等磁性能参数可能会发生变化。
纳米磁性材料的制备及应用
纳米磁性材料的制备及应用随着科技的不断发展，纳米技术在各个领域得到了广泛应用。
纳米材料作为其领域的一个核心部分，被广泛研究和应用。
其中，纳米磁性材料作为一种重要的纳米材料，拥有广泛的应用前景。
一、纳米磁性材料的定义纳米磁性材料是一种微观结构尺寸在纳米量级的磁性材料。
它们的磁性质在尺寸上呈现出很大的差异，比如磁矩、矫顽力等。
纳米磁性材料一般由一种或多种金属、金属氧化物、稀土或其复合物等制备而来。
纳米磁性材料具有多种优异的物理和化学性质，如高表面积、高活性、小惯性、高韧性、可控性和稳定性等。
这些性质赋予了纳米磁性材料广泛的应用前景。
二、纳米磁性材料的制备方法纳米磁性材料的制备方法主要包括化学法、物理法和生物法。
1、化学法化学法使用化学反应的方法来制备纳米磁性材料。
根据反应物、反应条件和反应过程的不同，可分为溶胶-凝胶法、共沉淀法、均相沉淀法、水热法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种将金属离子沉积在凝胶中的方法，可以用来制备复杂结构和形状的纳米颗粒；共沉淀法是将两种或多种金属离子同时沉淀成纳米颗粒的方法，可以制备出不同的金属离子掺杂的复合材料；均相沉淀法可制备出粒径分布均匀的磁性纳米粒子。
2、物理法物理法使用物理手段来制备纳米磁性材料，包括溅射法、磁控溅射法、还原法、高温气相法等。
其中，溅射法是一种利用等离子体来制备纳米薄膜的方法，可以制备具有均匀厚度和较小晶粒尺寸的薄膜；还原法是一种还原金属离子来形成纳米材料的方法，常用于可控制备高纯度、较小粒径的金属纳米粒子。
3、生物法生物法利用生物分子或生物体本身来制备纳米磁性材料。
包括生物矿化法、生物还原法、生物合成法等。
其中生物矿化法是利用生物细胞、分泌物等来制备纳米材料，生物还原法则是利用微生物的还原作用来制备纳米材料，生物合成法利用生物细胞内蛋白质等自下而上组装纳米材料。
三、纳米磁性材料的应用纳米磁性材料可以应用于多个领域，如生物医学、环境治理、信息存储等。
1、生物医学纳米磁性材料在生物医学中有着广泛的应用。
纳米磁性材料
磁性纳米材料的方面的应用
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。
• 3，磁流体
当磁性材料的粒径小于临界半径是，纳米晶粒就变得有 顺磁性—称之为超顺磁性，这时的磁作用相互作用弱。利用 这种超顺磁性可作磁流体。磁流体具有液体的流动性和磁 体的磁性，它在工业废液处理、材料密封等方面应用前景是 广阔。
纳米磁性材料的种类
• 4，磁制冷和磁致电阻材料
磁制冷性质是纳米材料比常规材料的熵变量大的 外在表 现。含纳米铁磁性相钆镓石榴石具有较明显的磁制冷温度。 铁基纳米晶词条带具有磁致电阻效应，通过环向或横向磁场 退火是带中感生环向或横向的磁各向异性，并能够观察到磁 致电阻大幅度的变化。
微观粒子具有穿越势垒的能力,称为量子隧道效应。而在 马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中,发现宏观磁学量如磁化强 度,磁通量等也具有隧道效应,这就是宏观量子隧道效应。它 限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。
磁性纳米材料的应用
• 1，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。
磁性纳米材料的应用研究
磁性纳米材料的应用研究在当今科技飞速发展的时代，材料科学领域不断涌现出各种创新成果，其中磁性纳米材料以其独特的性能和广泛的应用潜力引起了科学界和工业界的高度关注。
磁性纳米材料是指尺寸在纳米量级（1-100 纳米）的具有磁性的材料，由于其尺寸小，比表面积大，表面能高，以及量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，使其在众多领域展现出了非凡的应用价值。
磁性纳米材料在生物医学领域的应用可谓是成果斐然。
在疾病诊断方面，磁性纳米粒子可以作为磁共振成像（MRI）的造影剂，大大提高成像的对比度和清晰度，帮助医生更准确地发现病变组织。
与传统的造影剂相比，磁性纳米粒子具有更好的生物相容性和更低的毒性，能够更有效地在体内运输和分布。
在疾病治疗方面，磁性纳米材料也发挥着重要作用。
其中，磁热疗是一种新兴的肿瘤治疗方法。
通过将磁性纳米粒子注入到肿瘤部位，然后在外部施加交变磁场，磁性纳米粒子会产生热量，从而杀死肿瘤细胞。
这种治疗方法具有靶向性强、副作用小等优点。
此外，磁性纳米粒子还可以用于药物输送。
通过在粒子表面修饰特定的分子，使其能够特异性地识别并结合病变细胞，然后搭载药物进入细胞内部，实现精准给药，提高药物的治疗效果，同时减少对正常组织的损伤。
在环境保护领域，磁性纳米材料同样有着出色的表现。
例如，在水污染治理中，磁性纳米材料可以用于吸附和去除水中的重金属离子、有机污染物等有害物质。
由于其高比表面积和强磁性，能够快速有效地将污染物从水中分离出来，并且可以通过外部磁场进行回收和再利用，降低了处理成本，提高了处理效率。
在催化领域，磁性纳米材料也展现出了独特的优势。
其高比表面积和表面活性位点能够提高催化反应的效率和选择性。
而且，由于其磁性特性，在反应结束后可以通过磁场轻松分离和回收，避免了催化剂的流失和对产物的污染。
在信息技术领域，磁性纳米材料的应用也不容小觑。
例如，在硬盘存储中，磁性纳米颗粒的应用使得存储密度大幅提高。
随着技术的不断进步，磁性纳米材料有望进一步推动存储技术的发展，实现更高容量、更快速度的数据存储。
磁性功能材料——纳米磁性材料的基本特征
From ppt files of A. Fert & J. Grolliere
F1
e-
F2
dm dt injec.
e-
I>0
Heff
dm dt
dm dt Heff
S1
横向分量
S2
dm dt injec .
热运动能 kT 使体积为V的粒子磁矩Ms越过各向异性为K的 势垒KV的几率为
p=exp (-KV/kT),
即原一致磁化的粒子集合体，经过足够长的时间可衰减到剩 磁为零，其弛豫时间 τ 为
τ =(1/f0) exp (KV/kT), 频率因子f0=109 s-1 。
如果要等一年(107秒)才会衰减为“顺磁”态，那就一定不能 认为这材料是超顺磁性，因此这里有个 τ 的相对标准，譬如可 用τ<10-1秒为超顺磁性的标准。显然 τ 和材料的各向异性K， 温度T，粒子的直径D=V-3都有关。
没有内部原子。
4 宏观量子隧道效应
微观粒子具有穿越势垒的能力，称为量子 隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研 究中，发现宏观磁学量如磁化强度，磁通量 等也具有隧道效应，这就是宏观量子隧道效 应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电
子器件的尺寸极限。
作为磁性纳米粒子，还在 磁畴结构等许多磁性方面表 现出另一些特征
几种具体材料的矫顽力关系
5 居里温度
居里温度是磁性材料的重要参数，通常与交换积分
成正比，还与材料的原子构型和间距有关。在纳米材 料研究中，发现居里温度Tc随纳米粒子或薄膜尺度的 减小而下降。这缘于小尺寸效应和表面效应，因为表 面原子缺乏交换作用，尺度小还可能导致原子间距变 小，这都使交换积分下降，从而居里温度Tc的下降。
纳米磁性材料及应用
纳米磁性材料及应用摘要纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好处于纳米量级关键词。
利用这些特性，涌现出一些列新材料与众多应用。
本文主要介绍了纳米微晶材料及其应用以及磁纳米颗粒在磁记录材料、磁性液体以及磁性药物方面的应用。
关键词：纳米磁性材料；纳米技术；磁性材料1.引言1.1物质的磁性磁性现象的范围是很广泛的，从微观粒子到宏观物体，以至宇宙天体，都具有某种程度的磁性。
按照现代原子物理学的观念，物质内部的元磁性体有以下两种[1]：（1）组成物质的基本粒子（电子、质子、中子等）都具有本征磁矩（自旋磁矩）（2）由于电子在原子内运动而产生的微观电流的磁矩（轨道磁矩），以及质子和中子在原子核内的运动所产生的磁矩当大量原子和分子集团组成物质时，原子内的这些元磁性体之间有各种相互作用，这些相互作用就是物质的磁性起源。
1.2纳米磁性材料的分类磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，应用十分广泛，尤其在信息存储、处理与传输中已成为不可缺少的组成部分，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域。
随着技术的发展，磁性材料进入纳米阶段。
纳米磁性材料及其应用主要分为四个方面[2]：（1）磁性纳米微晶材料及其应用；（2）磁性纳米微粒材料；（3）磁性纳米有序阵列及其应用；（4）磁性纳米结构材料及其应用。
1.3纳米磁性材料的特性纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因在于与磁性相关联的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如：磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相等时，就会呈现反常的磁学与电学性质[3]。
表1所示为Fe、Ni的磁单畴临界半径和超顺磁性临界尺寸[2]。
表1 Fe、Ni的磁单畴临界半径和超顺磁性临界尺寸M Fe Ni磁单畴临界半径（nm）8.0 21.2超顺磁性临界尺寸（nm） 6.3 252.磁性纳米微晶材料及其应用磁性纳米微晶材料大致上可分为纳米微晶软磁材料与纳米微晶永磁材料二大类。
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纳米磁性
1.磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础，广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域，在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。
信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展，因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。
纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1～100nm的准零维超细微粉，一维超薄膜或二维超细纤维（丝）或由它们组成的固态或液态磁性材料。
当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时，其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化，产生了很多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能，有着极高的活性，潜在极大的原能能量，这就是“量变到质变”。
纳米磁性材料的特殊磁性能主要有：量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。
2纳米磁性材料的研究概况
纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。
2.1纳米颗粒型
磁存储介质材料：近年来随着信息量飞速增加，要求记录介质材料高性能化，特别是记录高密度化。
高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。
若以超微粒作记录单元，可使记录密度大大提升。
纳米磁性微粒因为尺寸小，具有单磁畴结构，矫顽力很高的特性，用它制作磁记录材料可以提升信噪比，改善图像质量。
纳米磁记录介质：如合金磁粉的尺寸在80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm，今后进一步提升密度向“量子磁盘”化发展，利用磁纳米线的存储特性，记录密度达400Gbit/in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。
磁性液体：它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂，然后弥漫
在基液中而构成。
利用磁性液体可以被磁场控制的特性，用环状永磁
体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，从而可将磁性液体约束
在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且没有磨损，可以做到长寿
命的动态密封。
这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。
此外，在
电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘，在转轴处也已
普遍采用磁性液体的防尘密封。
磁性液体还有其他很多用途，如仪器
仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造
影剂等等。
纳米磁性药物：磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽，如治疗癌症，用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位，并用磁体固定
在病灶的细胞附近，再用微波辐射金属加热法升到一定的温度，能有
效地杀死癌细胞。
另外，还可以用磁粉包裹药物，用磁体固定在病灶
附近，这样能增强药物治疗作用。
电波吸收（隐身）材料：纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。
因为纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这
种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得
红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外探测
器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，
起到了隐身作用。
2.2纳米微晶型
纳米微晶稀土永磁材料：稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进，磁体磁性
能也在持续提升，目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe，接近理
论值64MGOe，并已进入规模生产。
为进一步改善磁性能，目前已经用
速凝薄片合金的生产工艺，一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm，如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。
为克服钕铁硼磁体低的居里温度，易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点，目前正在探索新型的稀
土永磁材料，如钐铁氮、钕铁氮等化合物。
另一方面，开发研制复合
稀土永磁材料，将软磁相与永磁相在纳米尺寸内进行复合，就可获得
高饱和磁化强度和高矫顽力的新型永磁材料。
纳米微晶稀土软磁材料：在1988年，首先发现在铁基非晶的基体中
加入少量的铜和稀土，经适当温度晶化退火后，获得一种性能优异的
具有超细晶粒（直径约10nm）软磁合金，后被称为纳米晶软磁合金。
纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器，应用于电力电子技术领域，用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感
器及传感器等，可取得令人满意的经济效益。
2.3磁微电子结构材料
巨磁电阻材料：将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材
料中，构成两相组织的纳米颗粒薄膜，这种薄膜最大特点是电阻率高，称为巨磁电阻效应材料，在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁
特性。
因为巨磁电阻效应大，可便器件小型化、廉价，可作成各种传
感器件，例如，测量位移、角度，数控机床、汽车测速，旋转编码器，微弱磁场探测器（SQUIDS）等
磁性薄膜变压器：个人电脑和手机的小型化，必须采用高频开关电源，并且工作频率越来越高，逐步提升到1～2MHz或更高。
要想使高频开
关电源进一步向轻薄小方向发展，立体的三维结构铁芯已经不能满足
要求，只有向低维的平面结构发展，才能使高度更薄、长度更短、体
积更小。
对于10～25W小功率开关电源，将采用印刷铁芯和磁性薄膜
铁芯。
几个微米厚的磁性薄膜，基本上不成形三维立体结构，而是二
维平面结构，其物理特性也与原来的立体结构不同，可以获得前所未
有的高性能和综合性能。
磁光存储器：当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用，但是可重
复写、擦的光盘还没有产业化生产。
最具有发展前途的是磁性材料介
质的磁光存储器，其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。
目前大量
使用的软磁盘，因为材料介质和记录磁头的局限性，其存储密度已经
达到极限；另外其已经不能满足信息技术的发展要求，无法在一张盘上存储更多的图象和数据。
采用磁光盘存储，就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量，并且能反复地擦写使用。
3展望
纳米技术是本世纪前20年的主导技术,纳米材料是纳米技术的核心,是21世纪最有前途的材料,也是纳米技术的应用基础之一。
纳米科技的发展给传统磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战,纳米级磁性材料的开发和研究是磁性材料发展的一个必然方向,但同时也应重视用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性方面的研究,以全面提升企业的技术水平和竞争能力,在世界民族之林树立中华民族的大旗。
关键词：纳米磁性材料
论文摘要：介绍了纳米磁性材料的用途,阐述了纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类纳米磁性材料的研究和应用现状。
纳米磁性。