磁性材料的应用
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压磁效应：将微变形或声能转化为电磁能。 应用： 在国防、航空航天和高技术领域应用极为 广泛，如声纳与水声对抗换能器、线性马达、微 位移驱动（如飞机机翼和机器人的自动调控系 统），噪声与振动控制系统、海洋勘探与水下通 讯、超声技术（医疗、化工、制药、焊接等）、 燃油喷射系统等领域。它具有磁致伸缩值大，机 械响应速度快和功率密度高特点。
电饭锅
日常使用的电饭锅利用了 磁性材料的居里点的特性。在 电饭锅的底部中央装了一块磁 铁和一块居里点为105℃的磁 性材料。当锅里的水分干了以 后，食品的温度将从100度上 升。当温度到达大约105度时， 由于被磁铁吸住的磁性材料的 磁性消失，磁铁就对它失去了 吸力，这时磁铁和磁性材料之 间的弹簧就会把它们分开，同 时带动电源开关被断开，停止 加热。
• 1 利用气体膨胀产生冷效应制冷。
• 2 利用物质相变(如融化、液化、升华、 磁相变)的吸热效应实现制冷。
• 3 利用半导体的温差电效应实现制冷。
磁热效应与磁制冷
• 磁制冷是利用自旋系统磁熵变的制冷方式，是一种以磁性 材料为工质的全新的制冷技术。其基本原理是借助磁制冷 材料的磁卡效应，即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热 量，而等温退磁时从外界吸取热量，达到制冷目的。 T S T+ΔT N
变压器
变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变 交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁 心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电 压、匹配阻抗，安全隔离等。在发电机中，不管是线圈 运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中 感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相 交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器 就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器 件。变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗 变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。
1963年，美国国家航空与航天局的S．Papell采用油酸 为表面活性剂，把它包覆在超细的四氧化三铁微颗粒上(直径 约为 10nm) ，并高度弥散于煤油 ( 基液 ) 中，从而形成一种稳 定的胶体体系。在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性 剂所包裹着的液体一起运动，好象整个液体具有磁性，因此， 取名为磁性液体。
舰载概念电磁炮及其原理图
原理：
传统的火炮都是利用弹药爆炸时 的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加 速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹 放在螺线管中，给螺线管通电，那么 螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大 的推动力，将炮弹射出。
l978 年，澳大利亚科学家在 5 米长的轨 道炮上 (5.9 千米／秒 ) ；现在弹丸初速 1.5～1.7千米／秒。
电磁炉
特点： • 直接发热，热效率高达90% • 炉面无明火，无烟无废气 • 电磁火力强劲，安全可靠
电磁炉的内部有一个金属线圈，当电流通 过线圈时，会产生磁场。这一随时间变化的磁 场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内 的电子受电场影响进行运动。由于有电阻，电 子运动时会放出大量热能，这些热能便可用作 煮食。 金属煲的电阻必须足够大，才能产生足够 的热量，所以一般只能选用铁和不不锈钢煲， 铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料 等。
磁悬浮列车
上海磁悬浮列车பைடு நூலகம்
平均时速300公里/小时，最高时速430公里/小时
传统轮轨技术： 速度低、噪音大 磁悬浮技术： 采用磁力悬浮的方式，使列车悬浮在轨道 上方行驶，具有如下优点： • 减少摩擦力，大幅度提高车辆的行驶速度； • 不会造成噪音或空气污染，并可提高能源的 使用效率；
磁悬浮列车原理
• 隐身飞机
F117隐形战斗机 为了躲避敌方雷达的监测，在飞机表面涂一层特殊的磁性材料－吸波材料， 它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射，因此敌方雷达 无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。
磁性功能材料
制冷
制冷就是使某一空间内物体的温度低于周围环境介质的 温度，并维持这个低温的过程。
磁悬浮列车是运用磁铁“同性相斥，异 性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力 的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶， 成为“无轮”列车。
磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种 是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是 电动型，也称斥力型、超导型。
两种磁悬浮列车系统的结构示意图：(a)电磁型；(b)电动型
电磁炮 第一个提出电磁炮这一概念并进行 实验的是挪威伯克兰教授，1901年 就获得了专利。
ΔQ
Absorb heat
ΔQ
T S
N
T-ΔT
磁制冷的优点
优点: • 效率高 • 噪音低
• 体积小 • 环保
磁制冷机外型图
磁电阻效应
H 0 0
用途： 磁传感，磁盘读出头
IBM硬盘的发展
磁致伸缩效应
磁致伸缩效应：材料在电磁场的作用下可以产生 微变形或声能；
NiFe纳米线
Co单晶纳米线
二维磁性纳米薄膜
• 二维磁性纳米薄膜是几十年来研究得最多的内容之一。 • 60年代是研究NiFe薄膜的热潮，用于磁性内存，后来 被半导体所取代； • 70年代是研究磁泡薄膜的热潮，用于磁存储，后来因 各种原因被淘汰； • 80年代是研究磁光薄膜的高潮，目前市场的可擦写光 盘即基于此项研究成果； • 90年代对磁性多层膜的研究导致巨磁电阻效应的发现， 并发展成新型学科---自旋电子学。
磁性液体的应用
磁密封、磁液扬声 器、磁记录等 还可作为光快门、 光调节器、激光磁 爱滋病毒检测仪等 仪器仪表材料；抗 瘤药物磁性载体、 细胞磁分离介质、 复印机墨粉、磁性 墨水等材料。
宇航员头盔的密封是纳米磁性 材料的 最早重要应用之一----磁性液体
磁性液体广泛用于扬声器
• 起散热，润滑等作用，极大缩小了扬声器 体积，增加了功率，改善了音质。 • 磁性液体广泛用于扬声器
生物中的纳米磁性粒子
许多生物体内就有天然的纳米磁性粒子，如磁性细 菌，鸽子，海豚，石鳖，蜜蜂，人的大脑等
1975年即发现向磁 性细菌--体内有一 排磁性纳米粒子
人类大脑中平均含有 20微克（约500万粒） 的磁性纳米粒子
蜜蜂腹部的磁性纳米 颗粒，G代表磁性颗粒。
一维纳米线
一维磁性纳米丝是近年来 发展很快的研究内容，材 料可以是单一金属，合金， 化合物，复合物，多层膜。 利用一维纳米丝制备纳米 量子存储介质，是高密度， 低噪音硬盘介质的发展方 向之一。用于细胞分离， 纯度达80%，产率达85%
MTS磁致伸缩位移传感器：
高精度、多种规格、长行程、非 接触式测量模块组装、坚固耐用 敏感元件平均无故障时间 （MTBF）长达23年真正的绝对 位置输出、无需重新标定或定期 维
适用于高温、高压、高振荡及空间狭小环境 安装方便、快捷，不需定期标定和维护 冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等
磁性纳米材料
纳米材料：1-100nm
纳米磁性材料可以分成三类： 1.零维的磁性纳米粒子； 2.一维的磁性纳米丝； 3.二维的磁性纳米膜；
零维磁性材料：磁性液体
主要特点： 1.在磁场作用下，可以被磁化； 2.具有液体的流动性，可以运动。 3.在静磁场作用下，磁性颗粒将 沿着外磁场方向形成一定有序排列 的团链簇，从而使得液体变为各向 异性的介质。
电饭锅
日常使用的电饭锅利用了 磁性材料的居里点的特性。在 电饭锅的底部中央装了一块磁 铁和一块居里点为105℃的磁 性材料。当锅里的水分干了以 后，食品的温度将从100度上 升。当温度到达大约105度时， 由于被磁铁吸住的磁性材料的 磁性消失，磁铁就对它失去了 吸力，这时磁铁和磁性材料之 间的弹簧就会把它们分开，同 时带动电源开关被断开，停止 加热。
• 1 利用气体膨胀产生冷效应制冷。
• 2 利用物质相变(如融化、液化、升华、 磁相变)的吸热效应实现制冷。
• 3 利用半导体的温差电效应实现制冷。
磁热效应与磁制冷
• 磁制冷是利用自旋系统磁熵变的制冷方式，是一种以磁性 材料为工质的全新的制冷技术。其基本原理是借助磁制冷 材料的磁卡效应，即磁制冷材料等温磁化时向外界放出热 量，而等温退磁时从外界吸取热量，达到制冷目的。 T S T+ΔT N
变压器
变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变 交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁 心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电 压、匹配阻抗，安全隔离等。在发电机中，不管是线圈 运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中 感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相 交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器 就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器 件。变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗 变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。
1963年，美国国家航空与航天局的S．Papell采用油酸 为表面活性剂，把它包覆在超细的四氧化三铁微颗粒上(直径 约为 10nm) ，并高度弥散于煤油 ( 基液 ) 中，从而形成一种稳 定的胶体体系。在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性 剂所包裹着的液体一起运动，好象整个液体具有磁性，因此， 取名为磁性液体。
舰载概念电磁炮及其原理图
原理：
传统的火炮都是利用弹药爆炸时 的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加 速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹 放在螺线管中，给螺线管通电，那么 螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大 的推动力，将炮弹射出。
l978 年，澳大利亚科学家在 5 米长的轨 道炮上 (5.9 千米／秒 ) ；现在弹丸初速 1.5～1.7千米／秒。
电磁炉
特点： • 直接发热，热效率高达90% • 炉面无明火，无烟无废气 • 电磁火力强劲，安全可靠
电磁炉的内部有一个金属线圈，当电流通 过线圈时，会产生磁场。这一随时间变化的磁 场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内 的电子受电场影响进行运动。由于有电阻，电 子运动时会放出大量热能，这些热能便可用作 煮食。 金属煲的电阻必须足够大，才能产生足够 的热量，所以一般只能选用铁和不不锈钢煲， 铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料 等。
磁悬浮列车
上海磁悬浮列车பைடு நூலகம்
平均时速300公里/小时，最高时速430公里/小时
传统轮轨技术： 速度低、噪音大 磁悬浮技术： 采用磁力悬浮的方式，使列车悬浮在轨道 上方行驶，具有如下优点： • 减少摩擦力，大幅度提高车辆的行驶速度； • 不会造成噪音或空气污染，并可提高能源的 使用效率；
磁悬浮列车原理
• 隐身飞机
F117隐形战斗机 为了躲避敌方雷达的监测，在飞机表面涂一层特殊的磁性材料－吸波材料， 它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射，因此敌方雷达 无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。
磁性功能材料
制冷
制冷就是使某一空间内物体的温度低于周围环境介质的 温度，并维持这个低温的过程。
磁悬浮列车是运用磁铁“同性相斥，异 性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力 的能力，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶， 成为“无轮”列车。
磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种 是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是 电动型，也称斥力型、超导型。
两种磁悬浮列车系统的结构示意图：(a)电磁型；(b)电动型
电磁炮 第一个提出电磁炮这一概念并进行 实验的是挪威伯克兰教授，1901年 就获得了专利。
ΔQ
Absorb heat
ΔQ
T S
N
T-ΔT
磁制冷的优点
优点: • 效率高 • 噪音低
• 体积小 • 环保
磁制冷机外型图
磁电阻效应
H 0 0
用途： 磁传感，磁盘读出头
IBM硬盘的发展
磁致伸缩效应
磁致伸缩效应：材料在电磁场的作用下可以产生 微变形或声能；
NiFe纳米线
Co单晶纳米线
二维磁性纳米薄膜
• 二维磁性纳米薄膜是几十年来研究得最多的内容之一。 • 60年代是研究NiFe薄膜的热潮，用于磁性内存，后来 被半导体所取代； • 70年代是研究磁泡薄膜的热潮，用于磁存储，后来因 各种原因被淘汰； • 80年代是研究磁光薄膜的高潮，目前市场的可擦写光 盘即基于此项研究成果； • 90年代对磁性多层膜的研究导致巨磁电阻效应的发现， 并发展成新型学科---自旋电子学。
磁性液体的应用
磁密封、磁液扬声 器、磁记录等 还可作为光快门、 光调节器、激光磁 爱滋病毒检测仪等 仪器仪表材料；抗 瘤药物磁性载体、 细胞磁分离介质、 复印机墨粉、磁性 墨水等材料。
宇航员头盔的密封是纳米磁性 材料的 最早重要应用之一----磁性液体
磁性液体广泛用于扬声器
• 起散热，润滑等作用，极大缩小了扬声器 体积，增加了功率，改善了音质。 • 磁性液体广泛用于扬声器
生物中的纳米磁性粒子
许多生物体内就有天然的纳米磁性粒子，如磁性细 菌，鸽子，海豚，石鳖，蜜蜂，人的大脑等
1975年即发现向磁 性细菌--体内有一 排磁性纳米粒子
人类大脑中平均含有 20微克（约500万粒） 的磁性纳米粒子
蜜蜂腹部的磁性纳米 颗粒，G代表磁性颗粒。
一维纳米线
一维磁性纳米丝是近年来 发展很快的研究内容，材 料可以是单一金属，合金， 化合物，复合物，多层膜。 利用一维纳米丝制备纳米 量子存储介质，是高密度， 低噪音硬盘介质的发展方 向之一。用于细胞分离， 纯度达80%，产率达85%
MTS磁致伸缩位移传感器：
高精度、多种规格、长行程、非 接触式测量模块组装、坚固耐用 敏感元件平均无故障时间 （MTBF）长达23年真正的绝对 位置输出、无需重新标定或定期 维
适用于高温、高压、高振荡及空间狭小环境 安装方便、快捷，不需定期标定和维护 冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等
磁性纳米材料
纳米材料：1-100nm
纳米磁性材料可以分成三类： 1.零维的磁性纳米粒子； 2.一维的磁性纳米丝； 3.二维的磁性纳米膜；
零维磁性材料：磁性液体
主要特点： 1.在磁场作用下，可以被磁化； 2.具有液体的流动性，可以运动。 3.在静磁场作用下，磁性颗粒将 沿着外磁场方向形成一定有序排列 的团链簇，从而使得液体变为各向 异性的介质。