鐵氧體磁性材料檢視原始碼討論檢視歷史
| 鐵氧體磁性材料 |
鐵氧體是20世紀40年代發展起來的一種新型的非金屬磁性材料。由於它的製備工藝和外觀很類似陶瓷品，因此有時被稱為磁性瓷。鐵氧體一般是指鐵族的和其他一種或多種適當的金屬元素的複合氧化物，屬於半導體，它是作為磁性介質而被利用。磁鐵礦，其主要成分是Fe3O4，是一種最簡單的鐵氧體，也是人類最早應用的一種非金屬磁性材料。我國在三千多年前就發現了磁石的相互吸引和磁石吸鐵的磁現象。11世紀末，我國便發明了指南針並應用於航海事業。
簡介
鐵的氧化物和一種或幾種其它金屬氧化物組成的複合氧化物（如BaO·6Fe2O3、MnO·Fe2O3·ZnO·Fe2O3等）等稱為鐵氧體。具有亞鐵磁性的鐵氧體是一種強磁性材料，通稱為鐵氧體磁性材料。FeO·Fe2O3（Fe3O4）是最簡單的、世界上應用最早的天然鐵氧體磁性材料。鐵氧體磁性材料可分為軟磁、硬磁（包括粘結）、旋磁、矩磁和壓磁及其它鐵氧體材料，它們的組成、晶體結構、特徵與應用領域見表下表。它們的主要特徵是：軟磁材料的磁導率岸高、矯頑力低、損耗低；硬磁材料的矯頑力Hc高、磁能積（BH）m高；旋磁材料具有旋磁特性，即電磁波沿着恆定磁場方向傳播時，其振動面不斷地沿傳播方向旋轉的現象，旋磁材料主要用於微波通信器件。矩磁材料具有矩形的B～H磁滯回線，主要用於計算機存儲磁芯；壓磁材料具有較大的線性磁致伸縮係數λs。鐵氧體磁性材料在計算機、微波通信、電視、自動控制、航天航空、儀器儀表、醫療、汽車工業等領域得到了廣泛的應用，其中用量最大的是硬磁與軟磁鐵氧體材料。
評價
關於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，並且中間夾着氧離子，事實上形成鐵磁性的電子自旋問的交換作用，是由於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。由於超交換的作用，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，有剩餘磁矩表現出來，那麼這種磁性稱為亞鐵磁性，或稱鐵氧體磁性。由於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，主要根據這最強超交換作用，因此鐵氧體材料的磁性能，不但與結晶結構有關，而且與磁性離子在結晶結構中的分布情況有關。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晶結構中的分布。此外鐵氧體製備過程中，燒結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徵，必須了解各種鐵氧體的結晶結構；金屬離子在結晶結構中的分布情況；以及如何改變它們的分布情況。[1]