纳米磁性材料

1、目录目录磁性纳米材料的定义磁性纳米材料的种类磁性纳米材料的特点磁性纳米材料的应用磁性纳米材料的定义磁性纳米材料的定义 纳米材料又称纳米结构材料纳米材料又称纳米结构材料,是指在三维空间中至少有一是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料维处于纳米尺度范围内的材料(1 - 100nm) ,或由它们作为基或由它们作为基本单元构成的材料本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系的介观体系,因此因此,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。而纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术米磁性。而纳米磁性材

2、料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。和纳米物性的一个组成部分。 纳米磁性材料的种类纳米磁性材料的种类 1，永久性磁体 纳米晶粒属单磁畴区结构的粒子，他的磁化过程全由旋转磁化进行，即使不磁化也是永久性磁体，因此可用作永久磁性材料。纳米磁性材料的种类纳米磁性材料的种类 2，磁记录材料 磁性纳米晶粒具有单磁畴结构，矫顽力很高，用它作磁记录材料可以提高信噪比，改善图像或声音质量。纳米磁性材料的种类纳米磁性材料的种类 3，磁流体 当磁性材料的粒径小于临界半径是，纳米晶粒就变得有顺磁性称之为超顺磁性，这时的磁作用相互作用弱。利用这种超顺磁性可作磁流体。磁流体具有液体的流动性和磁体的磁

3、性，它在工业废液处理、材料密封等方面应用前景是广阔。纳米磁性材料的种类纳米磁性材料的种类 4，磁制冷和磁致电阻材料 磁制冷性质是纳米材料比常规材料的熵变量大的 外在表现。含纳米铁磁性相钆镓石榴石具有较明显的磁制冷温度。铁基纳米晶词条带具有磁致电阻效应，通过环向或横向磁场退火是带中感生环向或横向的磁各向异性，并能够观察到磁致电阻大幅度的变化。磁性纳米材料的特点磁性纳米材料的特点 1，量子尺寸效应 材料的能级间距是和原子数N 成反比的,因此,当颗粒尺度小到一定的程度,颗粒内含有的原子数N 有限,纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被

4、占据的分子轨道,能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能,磁能,静电能,光子能等等时,就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同例如,导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关,比热亦会反常变化,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。 磁性纳米材料的特点磁性纳米材料的特点 2，小尺寸效应 当粒子尺度小到可以与光波波长当粒子尺度小到可以与光波波长,磁交换长度磁交换长度,磁畴壁宽度磁畴壁宽度,传导电子德布罗意波长传导电子德布罗意波长,超导态相干长度等物理特征长度相超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时当或更小时,原有晶体周期性边界条件破

5、坏原有晶体周期性边界条件破坏,物性也就表现出物性也就表现出新的效应新的效应,如从磁有序变成磁无序如从磁有序变成磁无序,磁矫顽力变化磁矫顽力变化,金属熔点下金属熔点下降等。降等。磁性纳米材料的特点磁性纳米材料的特点 3，宏观量子隧道效应 微观粒子具有穿越势垒的能力微观粒子具有穿越势垒的能力,称为量子隧道效应。而在称为量子隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中,发现宏观磁学量如磁化强发现宏观磁学量如磁化强度度,磁通量等也具有隧道效应磁通量等也具有隧道效应,这就是宏观量子隧道效应。它这就是宏观量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。限定了磁存

6、储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。 磁性纳米材料的应用磁性纳米材料的应用 1，在纳米吸波材料领域的应用 随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的发展,微波吸收材料的应用日趋广泛,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米铁氧体具有复介质吸收特性,是微波吸收材料中较好的一种。其基本原理是当微波信号通过铁氧体材料时,将电磁波能量转化为其它形式能量(主要是热能) 而被消耗掉。这种损耗主要是铁氧体的磁致损耗和介质电损耗所致。纳米磁性材料,特别是类似铁氧体的纳米磁性材料放入涂料中,既有优良的吸波特性,又有良好的吸收和耗散红外线的性能加之密度小,在隐身方面的应用上有明显的优越性。磁性

7、纳米材料的应用磁性纳米材料的应用 2，在生物医学领域的应用 运用于生物医学领域的纳米材料也叫纳米生物材料,具有 小尺寸效应、良好的磁向导性、生物相容性、生物降解性和活性 功能基团等特点。医学实验研究表明磁流体能逃逸网状内皮 细胞系统的吞噬,具有优良的 导向性,是对生物体最有应用前景 的导向材料之一。此外,将纳米磁性粒子制成药物载体,通过 静脉注射到动物体内,在外加磁场作用下通过纳米微粒的磁性 导航,使其移动到病变部位达到定向治疗的目的,该方法局部治 疗效果好而且副作用少。磁性纳米材料的应用磁性纳米材料的应用 3，在金属有机高分子磁性材料方面的应用 自80 年代末,国际上出现了以有机高分子化学和物理学为主的交叉学科:有机高分子磁学,打破了磁体只有与3d 和4f 电子金属有关,而与有机高分子无关的传统看法。有机金属高分子磁性材