磁性是物質(zhì)的基本屬性,
磁性材料是古老而用途十分廣泛的功能材料,納米
磁性材料是20世紀70年代后逐步產(chǎn)生、發(fā)展、壯大而成為最富有生命力與寬廣應(yīng)用前景的新型
磁性材料。美國政府今年大幅度追加納米科技研究經(jīng)費,其原因之一是磁電于器件巨大的市場與高科技所帶來的高利潤,其中巨磁電阻效應(yīng)高密度讀出磁頭的市場估計為10億美元,目前已進入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn),磁隨機存儲器的市場估計為1千億美元,預(yù)計不久將投入生產(chǎn),磁電子傳感器件的應(yīng)用市場亦十分寬廣。納米
磁性材料及應(yīng)用大致上可分三大類型: 1、納米顆粒型 * 磁記錄介制裁 * 磁性液體 * 磁性藥物 * 吸波材料 2、納米微晶型 * 納米微晶永磁材料 * 納米微晶軟磁材料 3、納米結(jié)構(gòu)型 * 人工納米結(jié)構(gòu)材料 薄膜,顆粒膜,多層膜,隧道結(jié) * 天然納米結(jié)構(gòu)材料 鈣鈦礦型化合物納米
磁性材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料,其原因是關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米量級,例如:磁單疇尺寸,超順磁性臨界尺寸,交換作用長度,以及電子平均自由路程等大致處于1-100nm量級,當磁性體的尺寸與這些特征物理長度相當時,就會呈現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)。磁性材料與信息化、自動化、機電一體化、國防,國民經(jīng)濟的方方面面緊密相關(guān),磁記錄材料至今仍是信息工業(yè)的主體,磁記錄工業(yè)的產(chǎn)值約1千億美元,為了提高磁記錄密度,磁記錄介質(zhì)中的磁性顆粒尺寸已由微米,亞微米向納米尺度過度,例如合金磁粉的尺寸約80nm,鋇鐵氧體磁粉的尺寸約40nm,進一步發(fā)展的方向是所謂“量子磁盤”,利用磁納米線的存儲特性,記錄密度預(yù)計可達400Gb/in2,相當于每平方英寸可存儲20萬部紅樓夢,由超順磁性所決定的極限磁記錄密度相論值約為6000Gb/in2。近年來,磁盤記錄密度突飛猛進,現(xiàn)已超過10Gb/in2,其中最主要的原因是應(yīng)用于巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭,而巨磁電阻效應(yīng)是基于電子在磁性納米結(jié)構(gòu)中與自旋相關(guān)的輸運特性。磁性液體最先用于宇航工業(yè),后應(yīng)用于民用工業(yè),這是十分典型的納米顆粒的應(yīng)用,它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑,然后彌散在基液中而構(gòu)成。目前美、英、日、俄等國都有磁性液體公司,磁性液體廣泛地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)密封,如磁盤驅(qū)動器的防塵密封、高真空旋轉(zhuǎn)密封等,以及揚聲器、阻尼器件、磁印刷等應(yīng)用。磁性納米顆粒作為靶向藥物,細胞分離等醫(yī)療應(yīng)用也是當前生物醫(yī)學(xué)的一熱門研究課題,有的已步入臨床試驗。 1967的SmCO5。第一代稀土永磁材料問世,樹立了永磁材料發(fā)展史上新的里程碑。1972年第二代Sm2CO17;稀土永磁材料研制成功,1983年高性能。低成本的第三代稀土永磁材料NdFeB誕生,奠定了稀土永磁材料在永磁材料中的霸主地位。1993年日本稀土永磁的產(chǎn)值首次超過永磁鐵氧體,預(yù)計2000年全球燒結(jié)NdFeB的產(chǎn)值將達到30億美元,并超過永磁鐵氧體。燒結(jié)NdFeB的產(chǎn)值將達到30億美元,并超過永磁鐵氧體。燒結(jié)NdFeB的磁性能力為永磁鐵氧體的12倍。因此,在相似的情況下,體積、重量均將大為減小,從而可實現(xiàn)高效、低能的目的。納米復(fù)合雙柏稀土永磁材料適用于制備微型、異型電機,是稀土永磁材料研究與應(yīng)用中的重要方向。軟磁材料的發(fā)展經(jīng)歷了晶態(tài)、非晶態(tài)、納米微晶態(tài)的歷程。納米做晶金屬軟磁材料具有十分優(yōu)異的性能,高磁導(dǎo)率,低損耗、高飽和磁化強度,已應(yīng)用于開關(guān)電源、變壓器。傳感器等,可實現(xiàn)器件小型化、輕型化、高頻化以及多功能化,近年來發(fā)展十分迅速。磁電子納米結(jié)構(gòu)器件是20世紀末最具有影響力的重大成果。除巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭、MRAM、磁傳感器外,全金屬晶體管等新型器件的研究正方興未艾。磁電子學(xué)已成為一門頗受青睞的新學(xué)科。