现代磁性材料及其应用PPT学习教案

1、会计学1第1页/共34页第2页/共34页司南（战国时期）司南（战国时期）司南司南利用天然磁石琢磨而成利用天然磁石琢磨而成,样子像一把勺，重心位于底部正中样子像一把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，停下后长柄就指向南方。用手轻拨，停下后长柄就指向南方。第3页/共34页第4页/共34页第5页/共34页第6页/共34页第7页/共34页地球磁场地球磁场地球就是一块巨大的磁铁，它的地球就是一块巨大的磁铁，它的N N极在地理的极在地理的南极附近，而南极附近，而S S极在地理的北极附近极在地理的北极附近.

2、. 第8页/共34页磁性的来源磁性的来源1、早期观点早期观点1）安培分子电流）安培分子电流在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体成为微小的磁体在没有被磁化时，分子电流杂乱无章排列，在没有被磁化时，分子电流杂乱无章排列，不显磁性；加入磁场，分子电流沿磁场方向不显磁性；加入磁场，分子电流沿磁场方向规则排列，显磁性规则排列，显磁性2）磁荷）磁荷磁介质的最小单元是磁偶极子磁介质的最小单元是磁偶极子介质没有被磁化，磁偶极子的取向无规，不介质没有被磁化，磁偶极子的取向无规，不显磁性；处于

3、磁场中，显磁性；处于磁场中， 产生一个力矩，磁偶产生一个力矩，磁偶极矩转向磁场的方向，各磁偶极子在一定程极矩转向磁场的方向，各磁偶极子在一定程度上沿着磁场的方向排列，显示磁性度上沿着磁场的方向排列，显示磁性第9页/共34页2、现代观点：物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性、现代观点：物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性1) 带电的粒子漂移或运动产生磁场带电的粒子漂移或运动产生磁场2) 电子的自旋电子的自旋3) 电子的轨道运动：核外电子的运动相当电子的轨道运动：核外电子的运动相当于一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩于一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩4) 原子核的磁矩原子核的磁矩材料的磁性主要来源于

4、电子的轨道磁矩和自旋磁矩电子的轨道磁矩和自旋磁矩。原子核的磁矩很小，只有电子的几千分之一，通常可以略去不计第10页/共34页第11页/共34页电磁炉电磁炉 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。 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，安全可靠第12页/共34页 日常使用的电饭锅

5、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。第13页/共34页 上海上海磁磁悬浮列车悬浮列车 平均时速平均时速300300公里公里/ /小时，最高时速小时，最高时速430430公里公里/ /小时小时第14页/共34页传统轮轨技术：传统轮轨技术： 速度低、噪音大速度低、噪音大磁悬浮技术：磁悬浮技术： 采用磁力悬浮的方式，使列车悬浮在轨道上采

6、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：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；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不会造成噪音或空气污染，并可提高能源的使用效率；效率；第15页/共34页 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。 磁悬浮列车原理磁悬浮列车原理 两种磁悬浮列车系统的结构示意图：(a)电磁型；(b)电动型 第

7、16页/共34页电磁炮电磁炮 舰载概念电磁炮及其原理图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。第一个提出电磁炮这一概念并进行实验的是挪威伯克兰伯克兰教授，1901年就获得了专利。 l978l978年，澳大利亚科学家在年，澳大利亚科学家在5 5米长的轨米长的轨道炮上道炮上(5.9(5.9千米秒千米秒) )；现在弹丸初速；现在弹丸初速1.51.51.71.7千米秒。千米秒。 第17页/共34页 隐身飞机隐身飞机 F117隐形战斗

8、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。第18页/共34页第19页/共34页制冷制冷第20页/共34页TT+TTT-TQQAbsorb heatNSNS第21页/共34页磁制冷机外型图磁制冷机外型图优点优点:l效率高效率高l噪音低噪音低l体积小体积小l环保环保第22页/共34页 00H用途：用途：磁传感，磁盘读出头磁传感，磁盘读出头第23页/共34页IBM硬盘的发展第24页/共34页第25页/共34页MTS磁致伸缩位移传感器：磁致伸缩位移

9、传感器：高精度、多种规格、长行程、非高精度、多种规格、长行程、非接触式测量模块组装、坚固耐用接触式测量模块组装、坚固耐用敏感元件平均无故障时间（敏感元件平均无故障时间（MTBF）长达）长达23年真正的绝对位年真正的绝对位置输出、无需重新标定或定期维置输出、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安装方便、快捷，不需定期标定和维护冶金工业连铸、冷热轧、冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等控制、模件成型等第26页/共34页第27页/共34页零维磁性材料：磁性液体零维磁性材料：磁性液体 1963年，

10、美国国家航空与航天局的年，美国国家航空与航天局的S SPapellPapell采用油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( (直径约为直径约为10nm10nm) )，并高度弥散于煤油，并高度弥散于煤油( (基液基液) )中，从而形成一中，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，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。因此，取名为磁性液体。 主要特点：主要特点： 1.在

11、磁场作用下，可以被磁化；在磁场作用下，可以被磁化； 2.具有液体的流动性，可以运动具有液体的流动性，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的团链簇，从而使得液体变为各向异性的介质。异性的介质。第28页/共34页磁密封、磁液扬声磁密封、磁液扬声器、磁记录等器、磁记录等 还可作为光快门、还可作为光快门、光调节器、激光磁光调节器、激光磁爱滋病毒检测仪等爱滋病毒检测仪等仪器仪表材料；抗仪器仪表材料；抗瘤药物磁性载体、瘤药物磁性载体、细胞磁分离介质、细胞磁分离介质、复印机墨粉、磁性复印机墨粉、磁性墨水等材料。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-磁性液体第29页/共34页第30页/共34页1975年即发现向磁年即发现向磁性细菌性细菌-体内有一体内有一排磁性纳米粒子排磁性纳米粒子人类大脑中平均含有人类大脑中平均含有20微克（约微克（约500万粒万粒）的磁性纳米粒子）的磁性纳米粒子蜜蜂腹部的磁性纳米蜜蜂腹部的磁性纳米颗粒，颗粒，G G代表磁性颗代表磁性颗粒。粒。 第31页/共34页NiFe纳米线纳米线Co单晶纳米线单晶纳米线一维磁性纳米丝是近年来一维磁性纳米丝是近年来发展很快的研究内容，材