智能磁性材料

形狀記憶智能磁性材料也還有鐵-鉑(Fe-Pt)系、鐵-鎳(Fe-Ni)系、鎳-鋁(Ni-Al)系等合金系統(tǒng)。

當代科學技術(shù)的進一步發(fā)展，使得具有類似人的智能的新型的包括磁性材料在內(nèi)的智能材料在科學研究中出現(xiàn)，并在高新技術(shù)等許多方面得到應(yīng)用。就在具有強磁性或含有強磁性元 素的智能磁性材料中，就研究出具有形狀記憶智能的磁智能材料，并得到或?qū)⒌玫街匾膽?yīng)用。例如，利用鎳-鈦(Ni-Ti)系形狀記憶智能磁性材料研制試驗了宇宙飛船的無線電通信天線。首先前Ni-Ti合金絲加熱到65℃高溫，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體物相，然后將合金絲冷卻，冷卻到65℃以下合金絲轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌奈锵囫R氏體。在室溫下將馬氏體合金絲切成許多小段，再把這些合金絲彎成天線形狀，并將天線中各小段相互交叉處焊接固定，然后把這天線壓成小團，使天線的線度減小到十分之一，以便于宇宙飛船攜帶。當需要使用天線時，只需把這天線小團加熱到77℃，使馬氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，天線便會自動張開，完全恢復天線原來的大小和形狀。從這個例子可以看出形狀記憶智能磁性材料的重要應(yīng)用。此外，形狀記憶智能磁性材料還可應(yīng)用于飛機的輸液管道密封接頭，多種電子裝置和衛(wèi)星閉鎖裝置，醫(yī)學上人工肢體關(guān)節(jié)接合器和骨骼折斷部分接合器等。

具有鐵磁性質(zhì)的材料有以下一些 特點：

①即使沒有外磁場，在材料內(nèi)部 各個小區(qū)域 （磁疇） 內(nèi)仍存在永久磁 矩。但未經(jīng)磁化的磁性材料在沒有外 磁場時各磁疇的磁矩方向是任意分布 的，其矢量和為零，故材料整體并無磁 性。

②容易磁化。這是因為在外磁場作 用下各磁疇的磁矩方向力圖轉(zhuǎn)到磁場 方向，因而可得到很大的磁感應(yīng)強度 B。按公式B=μ_rB₀（B₀是在真空中的 磁感應(yīng)強度），磁性材料的相對導磁率 μ_r是很大的。實際上磁性材料的μ_r達 到10～10，而非磁性材料的μ_r≈1。

③存在著磁飽和現(xiàn)象，即B隨H增大 而增大，但增大到一定值B_s后，就不 再隨H而增加。B_S就是該磁性材料 的飽和磁感應(yīng)強度。出現(xiàn)飽和現(xiàn)象的 原因是因為H達到一定值后所有磁 疇的磁矩都轉(zhuǎn)到磁場方向。由于這個 原因，B和H便不成線性關(guān)系，因而 導磁率也不是常數(shù)，而是和磁場強度有關(guān)。

④存在磁滯現(xiàn)象。即磁感應(yīng)強度 的變化滯后于磁場的變化。 2100433B

關(guān)于鐵氧體材料的鐵磁性來源，它不是像一般金屬磁性材料的磁性是由相鄰磁性原子之間直接電子自旋的交換作用所形成的，而是兩個磁性離子間的距離比較遠，并且中間夾著氧離子，事實上形成鐵磁性的電子自旋問的交換作用，是由于氧離子的存在而形成的。這種類型的交換作用，在鐵磁學理論中稱之為超交換作用。由于超交換的作用，使氧離子兩旁磁性離子的磁矩呈反方向排列，許多金屬氧化物的反鐵磁性，即是由此而來。如果反方向排列的磁矩不相等，有剩余磁矩表現(xiàn)出來，那么這種磁性稱為亞鐵磁性，或稱鐵氧體磁性。由于鐵氧體材料中氧離子與磁性離子之間的相對位置有很多，彼此之問均有或多或少的超交換作用存在。研究表明，氧離子與金屬離子間距離較近，而且磁性離子與氧離子間的夾角成180°左右時，超交換作用最強。鐵氧體中磁性離子的排列方向，主要根據(jù)這最強超交換作用，因此鐵氧體材料的磁性能，不但與結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與磁性離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布情況有關(guān)。改變鐵氧體中磁性離子或非磁性離子的成分，可以改變磁性離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布。此外鐵氧體制備過程中，燒結(jié)的工藝條件也對磁性離子的分布有影響。因此為了掌握鐵氧體材料的基本特征，必須了解各種鐵氧體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；金屬離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布情況；以及如何改變它們的分布情況。