纳米磁材料的研究进展.doc

目 录摘 要3一 纳米磁性材料的定义4二 纳米磁性材料的制备4三 纳米磁性材料的发展史5四 纳米磁性材料的应用前景7参考文献9摘 要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。本文就纳米磁性材料不同种类的不同特点和制作方法以及纳米磁性材料的应用进行阐述，对纳米磁性材料未来发展做出展望。English abstractMagnetic materials has been the national economy, national defense industry is the important pillar and foundation, widely used in telecommunications, automatic control, communications, household appliances and other fields, in the computer, computer application has the important position. Information development trend is to small, light, thin and multi function direction of progress, which requires a magnetic materials to high performance, the new function of direction. In this paper, nanoscale magnetic materials of different kinds of different characteristics and method of making nanometer magnetic material and discusses the applications of nano magnetic materials, the future development prospects关键词；纳米磁性材料、制备、发展前景一 纳米磁性材料的定义纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级，通常在1100nm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，产生了许多独特的光、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。 二 纳米磁性材料的制备首次以PVA为配体，以价廉的金属硝酸盐为铁氧体前驱体的溶胶-凝胶法制备NiZnCu铁氧体纳米粒子。该工艺具有成本低、工艺简单、便于工业化生产的优点，制得的纳米粒子因为能有效降低烧结温度而成为多层片式电感方面优良的介质材料；尖晶石型铁氧体/SiO2(或聚苯胺)纳米复合材料的制备有效减轻了不希望的晶粒粗化和粒子团聚现象。通过改进的以柠檬酸作为络合剂的溶胶-凝胶自燃烧法成功合成了高质量的均相MnZn铁氧体/SiO2纳米复合材料，克服了传统的溶胶-凝胶法中形成凝胶过程过长以及制备高铁氧体含量的复合材料时不可避免地形成-Fe2O3杂质等缺点，该工艺具有成本低、高效、不需高温设备、便于放大生产的优点；微乳液法制备的铁氧体纳米粒子分散均匀，晶粒尺寸均匀，粒度和形态可控，并且易于实现对纳米铁氧体粒子的均相包覆。首次用透射电镜观察了微乳液法合成铁氧体纳米粒子的工艺过程，该手段直观生动地揭示了微乳液法合成NiZn铁氧体纳米粒子的每一步骤，有助于验证和更深入地理解微乳液法制备纳米粒子的基本原理；用两步微乳液法首次合成了具有新颖的类西瓜瓤结构NiZn铁氧体/SiO2纳米复合材料，因其两步合成法便于选择特定的核以获得期望的磁响应，可望在生物医学的磁性操纵方面有潜在应用。首次用微乳液法对合成的NiZn铁氧体磁流体进行包覆以合成既导电又有磁性的核/壳结构的聚苯胺/NiZn铁氧体纳米复合材料，该复合材料兼有无机和有机材料的优异性能，在光、电和磁等领域展示了巨大的应用前景。 对合成的纳米磁性材料的磁性能研究表明：合成方法的不同、热处理温度和SiO2含量变化等对纳米晶形态、晶粒大小和铁氧体纳米粒予在SiO2基体中的分散状况等有着重要的影响，并最终影响样品的磁学性能。随着铁氧体粒子粒径的增大，样品由超顺磁性向亚铁磁性过渡，饱和磁化强度逐渐增大，矫顽力在粒径约等于单畴尺寸时达最大值。铁氧体粒子的磁性能还与测量温度有关，在阻截温度上下可能有截然不同的两种磁学性质。包覆后的铁氧体纳米粒子的磁学性能有一定改变，阻截温度向低温移动。 三 纳米磁性材料的发展史1、市场竞争机制 今后十年内，优胜劣汰的市场机制在形成，如独资和合资企业的产品打入国内的外资和内资整机企业，国外氧化铁的进入，已经增加了国内同行的压力。根据市场发展，产业结构优化，今后中国磁性材料行业将从自由竞争向垄断竞争过渡，以大吃小、以强并弱、企业间以区域经济或专业范围联合，新一轮的实力竞争开始。过去，中国的磁性材料靠低成本的扩张，以价格竞争锦标主义开了一条发展之路。WTO后，国外企业的战略是进入中国，同样寻求到低的劳动力；并以其技术优势占领着中国高端应用，使中国的磁性材料工业发展处于劣势地位。企业必须做大、做好、做精才能在现代市场竞争中生存发展。做大，企业要有一定的规模经济，成为全行业前几位，要有经济实力；做好，产品质量要跟上世界的水平，产品结构不落伍；做精，一定要有自己特色的产品，在某方面（价格、质量和市场占有率）领先行业，使其他企业无法竞争和取代。有上述三点，企业才能经受市场化的威胁和考验，才能在市场竞争中立于不败。现在，中国的磁性材料行业中，已经开始形成了一些产品有规模、有特色的企业。如横店东磁公司的彩偏磁芯和微波炉磁钢，江门粉末冶厂有限公司的小型磁瓦，北矿的粘结铁氧体磁芯，金瑞的氧化锰原料等。这是中国磁性材料企业在市场竞争中形成的各自优势，也是21世纪世界市场化中的星星之火。 2、中国磁性材料企业发展之路 按市场发展规律，中国磁性企业必然会面临以下几点：1，破产，企业在竞争中失去生存的基础，被挤出磁性材料工业，如杭州磁厂、无锡磁厂、马鞍山磁厂、景德镇磁厂、锦州高频瓷、上饶磁厂、原八十年代风光的企业。2，联盟，企业与企业之间优势互补，结成统一体，获得新生和发展。我们发现，企业之间真心实意联合，是促进企业发展的动力。如科宁达公司、安泰磁材厂，金宁三环，技术和地区优势结合，资金和技术的结合，促进了企业的进步。3，兼并，企业通过入股、投资、收购等方式兼并其他企业，获得自身的壮大发展。如东磁在安徽和嘉兴等地，兼并了一些面临破产的企业，成为自己的原材料基地；金瑞收购北大中核，成为自己的生产和销售基地；4，企业通过自我发展壮大、收购兼并、强强联合等方式，取得行业领导地位。中科三环联合几家成立股份公司后，入股麦格昆磁、控股金宁三环和上海爱普生磁性器件公司，使其不仅成为烧结钕铁硼的龙头，而成为粘结磁体和软磁多元化生产的强者。横店东磁公司与日本户田合资生产铁氧体粘结粉，收购美国的破产企业。通过自身不断发展，成为年销售超22亿的，排名行业首位的强大企业。天通股份总部转移上海，并不断开发系列软磁产品和下游产品，成为软磁专业强者。中国的企业，相比国外企业，规模还太小，企业缺少国际名牌，没有创新的产品和知识产权，要成为世界强国谈何容易，还要经过510年与国内外企业的强强联合，收购兼并，要形成十来个年销售收入超50亿的跨国企业，才能达到强国之路。3、中国磁性材料企业竞争发展战略 集中战略。中国的磁性材料企业还不很强大，第一步集中力量，搞好主营产品，获得规模竞争优势，不能处处开花。只有在搞好主营产品的前提下，才能多元化生产。如日本TDK，以铁氧体起家，根据市场要求，逐渐扩展到磁记录，稀土磁体，电感器件和其他组件。 成本领先。中国磁性材料工业与国际磁性材料巨头竞争，只有靠低成本竞争，杀出一条血路，占据世界磁性材料市场一席之地。低成本是市场竞争的法宝，是中国企业发展的杀手锏。今后，在较长的一段时期，中国的磁性材料工业要发展，在很大的成度上，还要靠低价格的竞争。我们这里讲的竞争是在市场游戏规则下的有序竞争，是针对国外产品高利润的竞争；并不是国内一些企业乱压价，在无利润空间边缘的恶性竞争。国外企业遵守市场竞争的游戏规则比我们强，在对外报价方面比较统一。 巩固阵地。必须不断提高质量、不断提高技术、管理效率、降低原料与能耗成本，来巩固已占领的阵地，否则会得而复失。这方面有不少教训，如钕铁硼磁体，中国已经占领了国内的一定市场，但由于一些企业不注重质量和技术，质量下降，失去了良好的市场。现在东南亚和南美的一些国家，如印度、泰国、巴西、墨西哥等，磁性材料工业发展也较快，也是中国潜在的威胁。 技术跟进。中国磁材料企业要想在技术劣势的情况下，在国际竞争中生存和发展。在采用集中化战略的同时；在技术上跟随国际水平，不能落后太多，才能步步为营，蚕食国际市场。我们必须做到：1、科技创新，与科研院所结合，拥有自己的专利技术，如北大双极的专利产品，可以绕开专利壁垒。2，引进国外引进设备的较多，但引进工艺和技术较少。3，与国际先进企业合资、合作、构成战略联盟，成为国际公认的产品名牌，如金宁三环FDK、三环爱普生等。4、国际扩张战略 中国的磁性材料工灯要成为世界强国，一定要成长几个国际磁材巨头，甚至国际电子元件巨头。中国民族磁性材料企业要成为世界磁材巨头的道路：1，靠资金，收购国外转产企业，如中国收购美国GM公司快淬磁粉线。2，靠集中产品，选择有广阔市场前景的产品，单一化生产，成为龙头，如成都银河。3，靠横向联合，企业之间通过联合、收购兼并、合资等方式，强强联合、以强并弱，如金宁三环、东磁集团。4，靠纵向联合，和上下游产品形成联盟，上游原料可以，下游产品有难度。5，靠多元化产品，软磁稀土永磁组合件片式电感片式器件集成部件，如TDK一样多元化发展，才能做大。6，靠跨国经营，在技术、成本优势下设立经营基地，取得国际公认名牌。 总之，中国磁性材料发展前途是光明的，世界磁性材料中心转移到中国，中国将成为世界最大的磁性材料生产基地、磁性材料销售市场。各企业要按照中国磁性材料发展战略，制定各自的战术，从小到大，从大到强，从国内到国际，一步一步实现自己的宏大理想。 四 纳米磁性材料的应用前景磁性纳米材料的应用可谓涉及到各个领域。在机械，电子，光学，磁学 ，化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生将对人类社会产生深远的影响。并有可能从根本上解决人类面临的许多问题。特别是能，人类健康和环境保护等重大问题。下一世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性设计出顺应世纪的各种新型的材料和器件，通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品。目前已出现可喜的苗头，具备了形成下一世纪经济新增长点的基础。磁性纳米材料将成为纳米材料科学领域一个大放异彩的明星，在新材料，能源，信息，生物医学等各个领域发挥举足轻重的作用。利用磁性纳米材料颗粒制造靶向输送的医疗药物，是目前医药学研究的热点。纳米级的磁性颗粒的粒径比毛细血管通路还要小12个数量级，用其作为定向载体，通过磁性导向系统控制，可将药物靶向输送到病变部位释放，有利于提高疗效，达到定向治疗的目的，并有助降低药物对正常细胞的伤害。动物实验证实，载药磁性纳米颗粒具有高效、低毒、高滞留性的特点。磁共振成像技术是一项正在被广泛应用的医学诊断技术，造影剂可以增强对比信号差异，提高成像对比度和清晰度，从而清楚地显示体内器官或组织的功能状态，有效检测出正常组织与病变组织的成像差异。但目前常用的部分造影剂存在体内分布没有特异性，在必要的时间不能维持一定的浓度等问题。研究人员开发的一种超顺磁性氧化铁新型造影剂，具有靶向性好，血循环半衰期长磁性纳米颗粒在热疗、靶向给药和磁共振成像等生物医学领域展现了良好的应用前景，但也面临诸多挑战。亟待需要解决的问题包括：如何最优化磁性纳米颗粒的制备和性能，使其具有强磁响应性能；如何进一步提高磁性纳米颗粒的稳定性和改进其生物相容性，进而能适应更多的生物体等。磁性纳米材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关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，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。 纳米表征技术是高新材料基础理论研究与实际应用交叉融合的技术。对我国高新材料产业的发展有着重要的推动作用，其在全国更广泛的推广应用，能加速我国高新材料研究的进程，为我国高新技术产业的发展作出更大的贡献。在纳米表征技术下，磁性纳米材料的应用日显勃勃生机。 例如磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防，国民经济的方方面面紧密相关，磁记录材料至今仍是信息工业的主体。 磁性液体最先用于宇航工业，后应用于民用工业，这是十分典型的纳米颗粒的应用，它是由超顺磁性的纳米