什么是鐵磁體(Ferromagnet)？
鐵磁性材料通常以鐵元素為基礎，代表自然界中發現的三種磁性之一，不同于抗磁性和順磁性。鐵磁體的主要特點是，在沒有外部磁場源首先施加在物質上的情況下，它們會表現出自然磁場，而且磁場在任何目的和目的上都是永久性的。相...
鐵磁性材料通常以鐵元素為基礎，代表自然界中發現的三種磁性之一，不同于抗磁性和順磁性。鐵磁體的主要特點是，在沒有外部磁場源首先施加在物質上的情況下，它們會表現出自然磁場，而且磁場在任何目的和目的上都是永久性的。相比之下，反磁性材料表現出微弱的磁場，與鐵中存在的磁場正相反的感應磁場。順磁性材料包括鋁和鉑金屬，它們可以被誘導產生輕微的磁場，但當感應磁場被消除時，很快就會失去作用。
釹是一種鐵磁合金，是最常見的材料在自然界中，表現出鐵磁性的是鐵，這種性質已經被人們認識了2000多年。其他稀土也可以表現出鐵磁性，例如釓和鏑。作為鐵磁合金的金屬包括與釤或釹合金化的鈷。
鐵磁性使一些材料成為永磁體。鐵磁體中的磁場集中在原子區域，在這些區域電子自旋相互平行排列，稱為磁疇。這些磁疇具有很強的磁性，但隨機分散在整個材料中，使其具有整體弱或中性的自然磁場。通過將這些自然磁場暴露在外部磁場中，磁疇自身會對齊，材料將保持均勻，強而持久的磁場。這種物質一般磁性的增加稱為相對磁導率鐵和稀土保持磁疇排列和一般磁性的能力稱為磁滯。當感應磁場消除時，鐵磁體保持磁場不變，隨著時間的推移，它只保留原來強度的一小部分。這就是所謂的剩磁。剩磁在計算基于鐵磁性的永磁體強度時非常重要，所有鐵磁體器件的另一個局限性是在一個稱為居里溫度的溫度范圍內，磁性完全喪失。當鐵磁體超過居里溫度時，它的性質轉變為順磁性。居里順磁磁化率定律使用朗之萬函數來計算已知材料成分中鐵磁性到順磁性性質的變化。從一種狀態到另一種狀態的變化遵循一種可預測的上升，溫度升高時呈拋物線形。這種鐵磁性隨溫度升高而減弱并最終消失的趨勢稱為熱攪拌。在沒有運動部件的變壓器中聽到的電嗡嗡聲是由于它使用了鐵磁體，它被稱為磁致伸縮，它是鐵磁體對變壓器電流產生的感應磁場的一種響應，這種感應磁場使物質的自然磁場稍微改變方向，與外加磁場對齊。這是變壓器中的一種機械響應通常以60赫茲的周期或每秒60次的頻率進行交流。利用鐵磁特性進行的高級研究有幾個令人興奮的潛在應用在天文學中，鐵磁液體被設計成一種比玻璃鏡更光滑的液體反射鏡，其制造成本僅為望遠鏡和空間探測器的一小部分。磁場驅動器以1千赫茲的周期循環也可以改變反射鏡的形狀。鐵磁性也被一致地發現在2011年進行的超導性研究中，一種鎳和鉍化合物Bi3Ni，在納米尺度（十億分之一米）下進行設計，表現出不同于大樣本中同一化合物的性質。這種規模的材料特性是獨一無二的，由于鐵磁性通常會抵消超導性，因此它的潛在用途仍在探索中。德國對建立在鐵磁體上的半導體的研究涉及鎵錳砷化合物GaMnAs，GaMnAs。這種化合物在所有鐵磁半導體中居里溫度最高，為212華氏度（100攝氏度這類化合物正被研究作為一種動態調節超導體導電性的手段。
釹是一種鐵磁合金，是最常見的材料在自然界中，表現出鐵磁性的是鐵，這種性質已經被人們認識了2000多年。其他稀土也可以表現出鐵磁性，例如釓和鏑。作為鐵磁合金的金屬包括與釤或釹合金化的鈷。鐵磁性使一些材料成為永磁體。鐵磁體中的磁場集中在原子區域，在這些區域電子自旋相互平行排列，稱為磁疇。這些磁疇具有很強的磁性，但隨機分散在整個材料中，使其具有整體弱或中性的自然磁場。通過將這些自然磁場暴露在外部磁場中，磁疇自身會對齊，材料將保持均勻，強而持久的磁場。這種物質一般磁性的增加稱為相對磁導率鐵和稀土保持磁疇排列和一般磁性的能力稱為磁滯。當感應磁場消除時，鐵磁體保持磁場不變，隨著時間的推移，它只保留原來強度的一小部分。這就是所謂的剩磁。剩磁在計算基于鐵磁性的永磁體強度時非常重要，所有鐵磁體器件的另一個局限性是在一個稱為居里溫度的溫度范圍內，磁性完全喪失。當鐵磁體超過居里溫度時，它的性質轉變為順磁性。居里順磁磁化率定律使用朗之萬函數來計算已知材料成分中鐵磁性到順磁性性質的變化。從一種狀態到另一種狀態的變化遵循一種可預測的上升，溫度升高時呈拋物線形。這種鐵磁性隨溫度升高而減弱并最終消失的趨勢稱為熱攪拌。在沒有運動部件的變壓器中聽到的電嗡嗡聲是由于它使用了鐵磁體，它被稱為磁致伸縮，它是鐵磁體對變壓器電流產生的感應磁場的一種響應，這種感應磁場使物質的自然磁場稍微改變方向，與外加磁場對齊。這是變壓器中的一種機械響應通常以60赫茲的周期或每秒60次的頻率進行交流。利用鐵磁特性進行的高級研究有幾個令人興奮的潛在應用在天文學中，鐵磁液體被設計成一種比玻璃鏡更光滑的液體反射鏡，其制造成本僅為望遠鏡和空間探測器的一小部分。磁場驅動器以1千赫茲的周期循環也可以改變反射鏡的形狀。鐵磁性也被一致地發現在2011年進行的超導性研究中，一種鎳和鉍化合物Bi3Ni，在納米尺度（十億分之一米）下進行設計，表現出不同于大樣本中同一化合物的性質。這種規模的材料特性是獨一無二的，由于鐵磁性通常會抵消超導性，因此它的潛在用途仍在探索中。德國對建立在鐵磁體上的半導體的研究涉及鎵錳砷化合物GaMnAs，GaMnAs。這種化合物在所有鐵磁半導體中居里溫度最高，為212華氏度（100攝氏度這類化合物正被研究作為一種動態調節超導體導電性的手段。
- 發表于 2020-09-06 18:55
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