磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究一、本文概述《磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究》一文旨在深入探討磁性材料在外部磁場(chǎng)作用下的退磁現(xiàn)象及其相關(guān)理論。磁性材料作為一種重要的功能材料，廣泛應(yīng)用于電力、電子、通訊、醫(yī)療、航空航天等眾多領(lǐng)域。退磁現(xiàn)象作為磁性材料在使用過(guò)程中常見(jiàn)的物理過(guò)程，對(duì)于其性能的穩(wěn)定性和使用壽命具有重要影響。因此，對(duì)磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究不僅具有重要的理論價(jià)值，也對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。本文將從磁性材料的基本性質(zhì)出發(fā)，闡述磁性材料在外部磁場(chǎng)作用下的磁化過(guò)程以及退磁現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有的退磁場(chǎng)理論進(jìn)行梳理和評(píng)價(jià)，分析各種理論的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。同時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬，探討影響退磁過(guò)程的關(guān)鍵因素，如材料組成、晶體結(jié)構(gòu)、微觀(guān)形貌、溫度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。本文還將介紹一些新興的退磁場(chǎng)理論和技術(shù)，如納米尺度下的退磁行為、復(fù)合材料的退磁特性、以及磁場(chǎng)調(diào)控技術(shù)等。這些理論和技術(shù)的應(yīng)用，有望為磁性材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供新的思路和方法。本文將對(duì)磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究前景進(jìn)行展望，分析未來(lái)可能的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域，為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和技術(shù)人員提供參考和借鑒。二、磁性材料基礎(chǔ)知識(shí)磁性材料，是一類(lèi)具有特殊電磁性質(zhì)的材料，廣泛應(yīng)用于能源、通信、醫(yī)療、電子等領(lǐng)域。其基礎(chǔ)知識(shí)的掌握對(duì)于研究和理解磁性材料退磁場(chǎng)理論至關(guān)重要。我們需要了解磁性材料的基本特性。磁性材料主要包括鐵磁性材料、亞鐵磁性材料、反鐵磁性材料和順磁性材料。這些材料在磁場(chǎng)作用下，會(huì)表現(xiàn)出不同的磁化行為。其中，鐵磁性和亞鐵磁性材料是磁性最強(qiáng)的材料，具有自發(fā)磁化和磁滯現(xiàn)象。磁性材料的磁化過(guò)程也是一個(gè)重要的基礎(chǔ)知識(shí)。當(dāng)磁性材料處于外磁場(chǎng)中時(shí)，其內(nèi)部的磁矩會(huì)受到外磁場(chǎng)的影響，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和排列，從而產(chǎn)生宏觀(guān)的磁化現(xiàn)象。這個(gè)過(guò)程中，材料的磁化強(qiáng)度M和磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系通常由磁化曲線(xiàn)來(lái)描述。磁性材料的磁疇結(jié)構(gòu)也是我們必須了解的內(nèi)容。磁疇是磁性材料內(nèi)部的一種自發(fā)磁化區(qū)域，每個(gè)磁疇內(nèi)部的磁矩排列方向相同，而不同磁疇之間的磁矩排列方向則可能不同。這種磁疇結(jié)構(gòu)對(duì)材料的磁化過(guò)程和退磁過(guò)程都有重要的影響。我們還需要了解磁性材料的磁性參數(shù)，如矯頑力、剩磁、磁導(dǎo)率等。這些參數(shù)不僅反映了材料的磁性強(qiáng)弱，也直接影響材料的退磁場(chǎng)行為。例如，矯頑力大的材料，其抵抗外磁場(chǎng)退磁的能力就強(qiáng)，反之則弱。對(duì)磁性材料的基礎(chǔ)知識(shí)有深入的理解，是研究和理解磁性材料退磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)和前提。只有充分掌握了這些基礎(chǔ)知識(shí)，我們才能更好地進(jìn)行磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究，以推動(dòng)磁性材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。三、退磁場(chǎng)理論的基本概念退磁場(chǎng)理論是研究磁性材料在外部磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后，其內(nèi)部磁化狀態(tài)如何隨時(shí)間變化的理論。磁性材料的退磁過(guò)程涉及到復(fù)雜的物理機(jī)制，如磁疇壁的移動(dòng)、磁疇的翻轉(zhuǎn)以及磁矩的重新排列等。退磁場(chǎng)理論的基本概念包括退磁曲線(xiàn)、剩磁、矯頑力等。退磁曲線(xiàn)是描述磁性材料在逐漸減小的外部磁場(chǎng)中，磁化強(qiáng)度如何變化的關(guān)系曲線(xiàn)。退磁曲線(xiàn)的形狀與磁性材料的種類(lèi)、晶體結(jié)構(gòu)、微觀(guān)組織以及溫度等因素密切相關(guān)。通過(guò)測(cè)量退磁曲線(xiàn)，可以獲得磁性材料的剩磁、矯頑力等重要參數(shù)。剩磁是指在外部磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后，磁性材料內(nèi)部仍然保留的磁化強(qiáng)度。剩磁的大小反映了磁性材料保持磁性的能力，是磁性材料性能的重要指標(biāo)之一。矯頑力是指磁性材料在退磁過(guò)程中，要使磁化強(qiáng)度減小到零所需的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度。矯頑力的大小反映了磁性材料抵抗外部磁場(chǎng)變化的能力，是磁性材料在應(yīng)用中穩(wěn)定性的重要保障。在退磁場(chǎng)理論中，磁性材料的退磁過(guò)程通常可以用指數(shù)衰減模型來(lái)描述。指數(shù)衰減模型認(rèn)為，磁性材料在外部磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后，其內(nèi)部磁化狀態(tài)會(huì)按照一定的指數(shù)函數(shù)逐漸衰減到穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)該模型，可以定量描述磁性材料的退磁過(guò)程，為磁性材料的應(yīng)用提供理論依據(jù)。退磁場(chǎng)理論是研究磁性材料在外部磁場(chǎng)撤銷(xiāo)后內(nèi)部磁化狀態(tài)變化的理論，其基本概念包括退磁曲線(xiàn)、剩磁、矯頑力等。通過(guò)深入研究和理解退磁場(chǎng)理論，可以更好地掌握磁性材料的性能和應(yīng)用特性，為磁性材料的研發(fā)和應(yīng)用提供理論支持。四、退磁場(chǎng)理論的發(fā)展歷程退磁場(chǎng)理論是磁性材料科學(xué)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，它的發(fā)展歷程緊密關(guān)聯(lián)著人類(lèi)對(duì)磁性現(xiàn)象認(rèn)知的深化和技術(shù)進(jìn)步。從早期的直觀(guān)描述到現(xiàn)代復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，退磁場(chǎng)理論的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)關(guān)鍵階段。在19世紀(jì)，科學(xué)家們開(kāi)始關(guān)注磁性材料中的退磁現(xiàn)象，并嘗試通過(guò)簡(jiǎn)單的物理模型來(lái)解釋它。例如，法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾·居里提出了居里定律，這是最早描述磁性材料退磁行為的定量關(guān)系。盡管這些早期理論在解釋某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上取得了成功，但它們往往缺乏足夠的精確性和普適性。隨著20世紀(jì)物理學(xué)的蓬勃發(fā)展，特別是量子力學(xué)和固體物理學(xué)理論的建立，人們開(kāi)始從更微觀(guān)的角度來(lái)理解磁性材料的退磁行為。在這一時(shí)期，海森堡、布洛赫等物理學(xué)家提出了基于量子力學(xué)原理的磁性理論，這些理論能夠更精確地描述磁矩之間的相互作用以及外磁場(chǎng)對(duì)磁性材料的影響。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算能力的飛速提升和數(shù)值模擬方法的進(jìn)步，退磁場(chǎng)理論的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。研究者們開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)探索復(fù)雜磁性系統(tǒng)的退磁過(guò)程，這不僅能夠更深入地理解退磁機(jī)制，還能為新型磁性材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供有力支持。近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的興起，退磁場(chǎng)理論在納米尺度上的研究也取得了重要進(jìn)展。納米磁性材料由于其獨(dú)特的磁學(xué)性質(zhì)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，對(duì)納米尺度下退磁現(xiàn)象的研究成為了當(dāng)前退磁場(chǎng)理論的一個(gè)熱點(diǎn)方向。退磁場(chǎng)理論的發(fā)展歷程是一個(gè)不斷深入、不斷拓展的過(guò)程。從早期的直觀(guān)描述到現(xiàn)代的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型，從簡(jiǎn)單的物理模型到基于量子力學(xué)的微觀(guān)理論，再到納米尺度上的研究，每一步進(jìn)展都標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)磁性現(xiàn)象認(rèn)知的深化和技術(shù)進(jìn)步。未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，退磁場(chǎng)理論仍將繼續(xù)深化和完善，為磁性材料科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。五、退磁場(chǎng)理論的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于退磁場(chǎng)理論的研究，實(shí)驗(yàn)研究是不可或缺的一環(huán)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性，深入理解磁性材料在退磁過(guò)程中的微觀(guān)機(jī)制，以及不同材料、不同條件下退磁行為的差異。在本研究中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)探究退磁場(chǎng)理論的實(shí)際應(yīng)用。我們選擇了多種具有代表性的磁性材料，包括永磁材料、軟磁材料和磁記錄材料等，通過(guò)測(cè)量這些材料在不同退磁條件下的磁性能變化，如磁化強(qiáng)度、矯頑力、剩磁等，來(lái)評(píng)估退磁場(chǎng)理論在各類(lèi)材料中的適用性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們采用了多種先進(jìn)的磁測(cè)量技術(shù)，如振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）、超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）等，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，我們還通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)條件，如溫度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)變化速率等，來(lái)模擬不同的退磁環(huán)境，進(jìn)一步探究退磁場(chǎng)理論在不同條件下的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，退磁場(chǎng)理論在各類(lèi)磁性材料中均表現(xiàn)出良好的適用性。在退磁過(guò)程中，磁性材料的磁性能變化與理論預(yù)測(cè)基本一致，驗(yàn)證了退磁場(chǎng)理論的正確性。我們還發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象，如在某些特定條件下，退磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致磁性材料的磁性能發(fā)生突變，這為深入研究磁性材料的磁性能調(diào)控提供了新的思路。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，我們不僅驗(yàn)證了退磁場(chǎng)理論的適用性，還深入了解了磁性材料在退磁過(guò)程中的微觀(guān)機(jī)制。這些研究成果為磁性材料的應(yīng)用和優(yōu)化提供了重要的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。未來(lái)，我們將繼續(xù)深入研究退磁場(chǎng)理論，探索更多新的應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)磁性材料科學(xué)的發(fā)展。六、退磁場(chǎng)理論的應(yīng)用研究退磁場(chǎng)理論在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。在材料科學(xué)領(lǐng)域，退磁場(chǎng)理論為磁性材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能提升提供了理論基礎(chǔ)。例如，在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和傳感器等磁性器件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，通過(guò)對(duì)退磁場(chǎng)的精確控制，可以提高器件的性能和穩(wěn)定性。在信息科技領(lǐng)域，退磁場(chǎng)理論在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)磁性材料的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度和速度提出了更高的要求。退磁場(chǎng)理論的研究為開(kāi)發(fā)新型高性能磁性存儲(chǔ)器提供了理論支撐，有助于實(shí)現(xiàn)更高效、更可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，退磁場(chǎng)理論也展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。磁性納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)診斷和治療中發(fā)揮著重要作用，如磁共振成像（MRI）和磁性藥物載體等。通過(guò)對(duì)退磁場(chǎng)的深入研究，可以更好地理解磁性納米顆粒在生物體內(nèi)的行為和分布，為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和支持。退磁場(chǎng)理論的應(yīng)用研究不僅推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步，也為解決實(shí)際問(wèn)題提供了有效的理論工具。未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，退磁場(chǎng)理論的應(yīng)用前景將更加廣闊。七、退磁場(chǎng)理論的未來(lái)展望隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究也在不斷深入。未來(lái)的研究將在多個(gè)方向上取得重要突破，進(jìn)一步推動(dòng)磁性材料的應(yīng)用和發(fā)展。未來(lái)的研究將更加注重理論創(chuàng)新。通過(guò)深入探索磁性材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和磁化過(guò)程，研究人員有望發(fā)現(xiàn)新的退磁場(chǎng)機(jī)制，為磁性材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論支撐。同時(shí)，新的理論模型也將有助于更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制磁性材料的性能。跨學(xué)科的研究將成為主流。磁性材料退磁場(chǎng)理論的研究不僅涉及物理學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域，還將與計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科產(chǎn)生更多交叉。例如，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，磁性材料可用于藥物輸送、磁共振成像等方面，未來(lái)的研究將探索如何利用退磁場(chǎng)理論優(yōu)化這些應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬將在退磁場(chǎng)理論研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。通過(guò)構(gòu)建更精確的數(shù)值模型，研究人員可以在計(jì)算機(jī)上模擬磁性材料的磁化過(guò)程，從而更深入地理解退磁場(chǎng)現(xiàn)象。這將有助于加快研究進(jìn)程，降低實(shí)驗(yàn)成本，并為實(shí)際應(yīng)用提供更多指導(dǎo)。實(shí)際應(yīng)用的需求將推動(dòng)退磁場(chǎng)理論的發(fā)展。隨著磁性材料在電子信息、能源轉(zhuǎn)換、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)退磁場(chǎng)理論的需求也將不斷增加。未來(lái)的研究將更加注重解決實(shí)際問(wèn)題，如提高磁性材料的磁性能、降低能耗等。這將為磁性材料的未來(lái)發(fā)展提供更多動(dòng)力。退磁場(chǎng)理論的未來(lái)展望充滿(mǎn)挑戰(zhàn)和機(jī)遇。通過(guò)不斷創(chuàng)新和跨學(xué)科合作，研究人員有望在退磁場(chǎng)理論研究中取得更多突破，為磁性材料的應(yīng)用和發(fā)展提供更多支持。八、結(jié)論在本文中，我們對(duì)磁性材料退磁場(chǎng)理論進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬，我們獲得了磁性材料退磁場(chǎng)的基本規(guī)律及其影響因素，深化了對(duì)磁性材料磁化過(guò)程的理解。我們從理論上推導(dǎo)了磁性材料退磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)討論了各種參數(shù)對(duì)退磁場(chǎng)的影響。我們發(fā)現(xiàn)，材料的磁化強(qiáng)度、磁疇結(jié)構(gòu)、外部磁場(chǎng)以及溫度等因素都會(huì)影響退磁場(chǎng)的分布和大小。這一部分的研究為我們提供了理論依據(jù)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬提供了指導(dǎo)。我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證理論模型的正確性。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)二者在大多數(shù)情況下都吻合得較好，證明了我們的理論模型具有一定的可靠性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了一些新現(xiàn)象和規(guī)律，為我們進(jìn)一步改進(jìn)模型提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。我們利用數(shù)值模擬方法對(duì)磁性材料退磁場(chǎng)進(jìn)行了深入的分析。通過(guò)模擬不同條件下的磁化過(guò)程，我們得到了豐富的數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)一步驗(yàn)證了理論模型的正確性。數(shù)值模擬還幫助我們揭示了磁疇結(jié)構(gòu)在退磁場(chǎng)形成過(guò)程中的重要作用，為優(yōu)化磁性材料的性能提供了新的思路。本文對(duì)磁性材料退磁場(chǎng)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了一系列有意義的成果。這些成果不僅有助于我們深入理解磁性材料的磁化過(guò)程，還為優(yōu)化磁性材料的性能和應(yīng)用提供了理論支持。未來(lái)，我們將繼續(xù)深入研究磁性材料退磁場(chǎng)的相關(guān)問(wèn)題，以期在理論和實(shí)踐方面取得更多的突破。參考資料：能對(duì)磁場(chǎng)作出某種方式反應(yīng)的材料稱(chēng)為磁性材料。按照物質(zhì)在外磁場(chǎng)中表現(xiàn)出來(lái)磁性的強(qiáng)弱，可將其分為抗磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)。大多數(shù)材料是抗磁性或順磁性的，它們對(duì)外磁場(chǎng)反應(yīng)較弱。鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)是強(qiáng)磁性物質(zhì)，通常所說(shuō)的磁性材料即指強(qiáng)磁性材料。對(duì)于磁性材料來(lái)說(shuō)，磁化曲線(xiàn)和磁滯回線(xiàn)是反映其基本磁性能的特性曲線(xiàn)。鐵磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物。磁性材料按照其磁化的難易程度，一般分為軟磁材料及硬磁材料。實(shí)驗(yàn)表明，任何物質(zhì)在外磁場(chǎng)中都能夠或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根據(jù)物質(zhì)在外磁場(chǎng)中表現(xiàn)出的特性，物質(zhì)可分為五類(lèi)：順磁性物質(zhì)，抗磁性物質(zhì)，鐵磁性物質(zhì)，亞鐵磁性物質(zhì)，反磁性物質(zhì)。根據(jù)分子電流假說(shuō)，物質(zhì)在磁場(chǎng)中應(yīng)該表現(xiàn)出大體相似的特性，但在此告訴我們物質(zhì)在外磁場(chǎng)中的特性差別很大。這反映了分子電流假說(shuō)的局限性。實(shí)際上，各種物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)是有差異的，這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異性是物質(zhì)磁性差異的原因。我們把順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱(chēng)為弱磁性物質(zhì)，把鐵磁性物質(zhì)稱(chēng)為強(qiáng)磁性物質(zhì)。通常所說(shuō)的磁性材料是指強(qiáng)磁性物質(zhì)。磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來(lái)講軟磁性材料剩磁較小，硬磁性材料剩磁較大。磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)組成的，在外加磁場(chǎng)H作用下，必有相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M或磁感應(yīng)強(qiáng)度B，它們隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化曲線(xiàn)稱(chēng)為磁化曲線(xiàn)（M～H或B～H曲線(xiàn)）。磁化曲線(xiàn)一般來(lái)說(shuō)是非線(xiàn)性的，具有2個(gè)特點(diǎn)：磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H足夠大時(shí)，磁化強(qiáng)度M達(dá)到一個(gè)確定的飽和值Ms，繼續(xù)增大H，Ms保持不變；以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后，外磁場(chǎng)H降低為零時(shí)，M并不恢復(fù)為零，而是沿MsMr曲線(xiàn)變化。材料的工作狀態(tài)相當(dāng)于M～H曲線(xiàn)或B～H曲線(xiàn)上的某一點(diǎn)，該點(diǎn)常稱(chēng)為工作點(diǎn)。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：其大小取決于材料的成分，它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列。矯頑力Hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質(zhì)、應(yīng)力等）。磁導(dǎo)率μ：是磁滯回線(xiàn)上任何點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。初始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、微分磁導(dǎo)率μd、振幅磁導(dǎo)率μa、有效磁導(dǎo)率μe、脈沖磁導(dǎo)率μp。居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，達(dá)到某一溫度時(shí)，自發(fā)磁化消失，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判裕撆R界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。損耗P：磁滯損耗Ph及渦流損耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPe∝f2t2/，ρ降低，降低磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe的方法是減薄磁性材料的厚度t及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2）在設(shè)計(jì)軟磁器件時(shí)，首先要根據(jù)電路的要求確定器件的電壓～電流特性。器件的電壓～電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計(jì)者必須熟悉材料的磁化過(guò)程并掌握材料的磁性參數(shù)與器件電氣參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。設(shè)計(jì)軟磁器件通常包括三個(gè)步驟：正確選用磁性材料；合理確定磁芯的幾何形狀及尺寸；根據(jù)磁性參數(shù)要求，模擬磁芯的工作狀態(tài)得到相應(yīng)的電氣參數(shù)。中國(guó)是世界上最先發(fā)現(xiàn)物質(zhì)磁性現(xiàn)象和應(yīng)用磁性材料的國(guó)家。早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有關(guān)于天然磁性材料（如磁鐵礦）的記載。11世紀(jì)就發(fā)明了制造人工永磁材料的方法。1086年《夢(mèng)溪筆談》記載了指南針的制作和使用。1099～1102年有指南針用于航海的記述，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的現(xiàn)象。近代，電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料──硅鋼片（Si-Fe合金）的研制。永磁金屬?gòu)?9世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來(lái)的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀，仍滿(mǎn)足不了頻率擴(kuò)展的要求。20世紀(jì)40年代，荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料，接著又出現(xiàn)了價(jià)格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代，后者在60～70年代曾對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起過(guò)重要的作用。50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨(dú)特的微波特性，制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)即已用于聲納技術(shù)，但由于壓電陶瓷的出現(xiàn)，使用有所減少。后來(lái)又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)（無(wú)定形）磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果，在發(fā)明快速淬火技術(shù)后，1967年解決了制帶工藝，正向?qū)嵱没^(guò)渡。磁性材料具有磁有序的強(qiáng)磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類(lèi)，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲線(xiàn)、磁滯回線(xiàn)和磁損耗等。經(jīng)外磁場(chǎng)磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場(chǎng)作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對(duì)這類(lèi)材料的要求是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高，矯頑力BHC（即抗退磁能力）強(qiáng)，磁能積（BH）（即給空間提供的磁場(chǎng)能量）大。相對(duì)于軟磁材料而言，它亦稱(chēng)為硬磁材料。永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類(lèi)。①合金類(lèi)：包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金。鑄造合金的主要品種有:AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）；燒結(jié)合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后兩種中BHC較低者亦稱(chēng)半永磁材料。②鐵氧體類(lèi)：主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。③金屬間化合物類(lèi)：主要以MnBi為代表。永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚(yáng)聲器、話(huà)筒、電表、按鍵、電機(jī)、繼電器、傳感器、開(kāi)關(guān)等。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸盤(pán)、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計(jì)等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等。根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對(duì)這類(lèi)材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)磁滯回線(xiàn)的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs則越大越好。軟磁材料大體上可分為四類(lèi)。①合金薄帶或薄片：FeNi（Mo）、FeSi、FeAl等。②非晶態(tài)合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素,又稱(chēng)磁性玻璃。③磁介質(zhì)（鐵粉芯）:FeNi（Mo）、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經(jīng)電絕緣介質(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──MO·Fe2O3（M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等）,磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41（Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復(fù)合組分）。軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于磁性天線(xiàn)、電感器、變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動(dòng)子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線(xiàn)、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場(chǎng)探頭、磁性基片、磁場(chǎng)屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤(pán)、磁敏元件（如磁熱材料作開(kāi)關(guān)）等。主要用作信息記錄、無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點(diǎn)是磁滯回線(xiàn)呈矩形。具有獨(dú)特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、相移器、調(diào)制器、開(kāi)關(guān)、限幅器及延遲線(xiàn)等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見(jiàn)微波鐵氧體器件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材料；并可按器件的需要制成單晶、多晶、非晶或薄膜等不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。這類(lèi)材料的特點(diǎn)是在外加磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，故又稱(chēng)磁致伸縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)換。常用于超聲波發(fā)生器的振動(dòng)頭、通信機(jī)的機(jī)械濾波器和電脈沖信號(hào)延遲線(xiàn)等，與微波技術(shù)結(jié)合則可制作微聲（或旋聲）器件。由于合金材料的機(jī)械強(qiáng)度高，抗振而不炸裂，故振動(dòng)頭多用Ni系和NiCo系合金；在小信號(hào)下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶態(tài)合金中新出現(xiàn)的有較強(qiáng)壓磁性的品種，適宜于制作延遲線(xiàn)。壓磁材料的生產(chǎn)和應(yīng)用遠(yuǎn)不及前面四種材料。磁性材料是生產(chǎn)、生活、國(guó)防科學(xué)技術(shù)中廣泛使用的材料。如制造電力技術(shù)中的各種電機(jī)、變壓器，電子技術(shù)中的各種磁性元件和微波電子管，通信技術(shù)中的濾波器和增感器，國(guó)防技術(shù)中的磁性水雷、電磁炮，各種家用電器等。磁性材料在地礦探測(cè)、海洋探測(cè)以及信息、能源、生物、空間新技術(shù)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。磁性材料的用途廣泛。主要是利用其各種磁特性和特殊效應(yīng)制成元件或器件；用于存儲(chǔ)、傳輸和轉(zhuǎn)換電磁能量與信息，或在特定空間產(chǎn)生一定強(qiáng)度和分布的磁場(chǎng)；有時(shí)也以材料的自然形態(tài)而直接利用（如磁性液體）。磁性材料在電子技術(shù)領(lǐng)域和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都有重要的作用。①即使沒(méi)有外磁場(chǎng)，在材料內(nèi)部各個(gè)小區(qū)域（磁疇）內(nèi)仍存在永久磁矩。但未經(jīng)磁化的磁性材料在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)各磁疇的磁矩方向是任意分布的，其矢量和為零，故材料整體并無(wú)磁性。②容易磁化。這是因?yàn)樵谕獯艌?chǎng)作用下各磁疇的磁矩方向力圖轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)方向，因而可得到很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。按公式B=μrB0（B0是在真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度），磁性材料的相對(duì)導(dǎo)磁率μr是很大的。實(shí)際上磁性材料的μr達(dá)到10～10，而非磁性材料的μr≈1。③存在著磁飽和現(xiàn)象，即B隨H增大而增大，但增大到一定值Bs后，就不再隨H而增加。BS就是該磁性材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。出現(xiàn)飽和現(xiàn)象的原因是因?yàn)镠達(dá)到一定值后所有磁疇的磁矩都轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)方向。由于這個(gè)原因，B和H便不成線(xiàn)性關(guān)系，因而導(dǎo)磁率也不是常數(shù)，而是和磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。隨著納米科技的快速發(fā)展，磁性納米材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，已在信息存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。其中，磁性納米材料的合成及磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝技術(shù)，作為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)其高效、均勻的組裝和操控具有至關(guān)重要的意義。磁性納米材料的合成方法主要包括物理法、化學(xué)法以及生物法。物理法主要包括機(jī)械球磨法、真空蒸發(fā)法等；化學(xué)法主要包括溶膠-凝膠法、化學(xué)還原法等；生物法則主要利用生物分子的自我組裝和生物模板法。各種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的合成方法。磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝技術(shù)是一種通過(guò)磁場(chǎng)作用，將磁性納米材料引導(dǎo)到特定位置的納米制造技術(shù)。該技術(shù)具有高精度、高效率、高可控性等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是利用磁場(chǎng)的洛倫茲力作用，對(duì)磁性納米材料進(jìn)行操控和組裝。磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝技術(shù)已在微電子制造、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。盡管磁性納米材料的合成及磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝技術(shù)取得了顯著的進(jìn)展，但仍面臨許多挑戰(zhàn)。如合成方法的效率與純度問(wèn)題、磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝的復(fù)雜性問(wèn)題、潛在生物毒性問(wèn)題等。未來(lái)的研究應(yīng)致力于解決這些問(wèn)題，以提高磁性納米材料的應(yīng)用性能和安全性。磁性納米材料的合成及磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝是納米科技領(lǐng)域的重要研究方向。盡管已取得顯著進(jìn)展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。只有通過(guò)不斷的研究和創(chuàng)新，我們才能更好地利用這些具有獨(dú)特性能的材料，為人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)更多的機(jī)遇和可能。能對(duì)磁場(chǎng)作出某種方式反應(yīng)的材料稱(chēng)為磁性材料。按照物質(zhì)在外磁場(chǎng)中表現(xiàn)出來(lái)磁性的強(qiáng)弱，可將其分為抗磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)。大多數(shù)材料是抗磁性或順磁性的，它們對(duì)外磁場(chǎng)反應(yīng)較弱。鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)是強(qiáng)磁性物質(zhì)，通常所說(shuō)的磁性材料即指強(qiáng)磁性材料。對(duì)于磁性材料來(lái)說(shuō)，磁化曲線(xiàn)和磁滯回線(xiàn)是反映其基本磁性能的特性曲線(xiàn)。鐵磁性材料一般是Fe，Co，Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物。磁性材料按照其磁化的難易程度，一般分為軟磁材料及硬磁材料。實(shí)驗(yàn)表明，任何物質(zhì)在外磁場(chǎng)中都能夠或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根據(jù)物質(zhì)在外磁場(chǎng)中表現(xiàn)出的特性，物質(zhì)可分為五類(lèi)：順磁性物質(zhì)，抗磁性物質(zhì)，鐵磁性物質(zhì)，亞鐵磁性物質(zhì)，反磁性物質(zhì)。根據(jù)分子電流假說(shuō)，物質(zhì)在磁場(chǎng)中應(yīng)該表現(xiàn)出大體相似的特性，但在此告訴我們物質(zhì)在外磁場(chǎng)中的特性差別很大。這反映了分子電流假說(shuō)的局限性。實(shí)際上，各種物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)是有差異的，這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異性是物質(zhì)磁性差異的原因。我們把順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱(chēng)為弱磁性物質(zhì)，把鐵磁性物質(zhì)稱(chēng)為強(qiáng)磁性物質(zhì)。通常所說(shuō)的磁性材料是指強(qiáng)磁性物質(zhì)。磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去磁的物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來(lái)講軟磁性材料剩磁較小，硬磁性材料剩磁較大。磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)組成的，在外加磁場(chǎng)H作用下，必有相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M或磁感應(yīng)強(qiáng)度B，它們隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化曲線(xiàn)稱(chēng)為磁化曲線(xiàn)（M～H或B～H曲線(xiàn)）。磁化曲線(xiàn)一般來(lái)說(shuō)是非線(xiàn)性的，具有2個(gè)特點(diǎn)：磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H足夠大時(shí)，磁化強(qiáng)度M達(dá)到一個(gè)確定的飽和值Ms，繼續(xù)增大H，Ms保持不變；以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后，外磁場(chǎng)H降低為零時(shí)，M并不恢復(fù)為零，而是沿MsMr曲線(xiàn)變化。材料的工作狀態(tài)相當(dāng)于M～H曲線(xiàn)或B～H曲線(xiàn)上的某一點(diǎn)，該點(diǎn)常稱(chēng)為工作點(diǎn)。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：其大小取決于材料的成分，它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列。矯頑力Hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質(zhì)、應(yīng)力等）。磁導(dǎo)率μ：是磁滯回線(xiàn)上任何點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。初始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、微分磁導(dǎo)率μd、振幅磁導(dǎo)率μa、有效磁導(dǎo)率μe、脈沖磁導(dǎo)率μp。居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，達(dá)到某一溫度時(shí)，自發(fā)磁化消失，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。損耗P：磁滯損耗Ph及渦流損耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPe∝f2t2/，ρ降低，降低磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe的方法是減薄磁性材料的厚度t及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2）在設(shè)計(jì)軟磁器件時(shí)，首先要根據(jù)電路的要求確定器件的電壓～電流特性。器件的電壓～電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計(jì)者必須熟悉材料的磁化過(guò)程并掌握材料的磁性參數(shù)與器件電氣參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。設(shè)計(jì)軟磁器件通常包括三個(gè)步驟：正確選用磁性材料；合理確定磁芯的幾何形狀及尺寸；根據(jù)磁性參數(shù)要求，模擬磁芯的工作狀態(tài)得到相應(yīng)的電氣參數(shù)。中國(guó)是世界上最先發(fā)現(xiàn)物質(zhì)磁性現(xiàn)象和應(yīng)用磁性材料的國(guó)家。早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有關(guān)于天然磁性材料（如磁鐵礦）的記載。11世紀(jì)就發(fā)明了制造人工永磁材料的方法。1086年《夢(mèng)溪筆談》記載了指南針的制作和使用。1099～1102年有指南針用于航海的記述，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的現(xiàn)象。近代，電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料──硅鋼片（Si-Fe合金）的研制。永磁金屬?gòu)?9世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來(lái)的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀，仍滿(mǎn)足不了頻率擴(kuò)展的要求。20世紀(jì)40年代，荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料，接著又出現(xiàn)了價(jià)格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代，后者在60～70年代曾對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起過(guò)重要的作用。50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨(dú)特的微波特性，制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)即已用于聲納技術(shù)，但由于壓電陶瓷的出現(xiàn)，使用有所減少。后來(lái)又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)（無(wú)定形）磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果，在發(fā)明快速淬火技術(shù)后，1967年解決了制帶工藝，正向?qū)嵱没^(guò)渡。磁性材料具有磁有序的強(qiáng)磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類(lèi)，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲線(xiàn)、磁滯回線(xiàn)和磁損耗等。經(jīng)外磁場(chǎng)磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場(chǎng)作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對(duì)這類(lèi)材料的要求是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高，矯頑力BHC（即抗退磁能力）強(qiáng)，磁能積（BH）（即給空間提供的磁場(chǎng)能量）大。相對(duì)于軟磁材料而言，它亦稱(chēng)為硬磁材料。永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類(lèi)。①合金類(lèi)：包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金。鑄造合金的主要品種有:AlNi（Co）、FeCr（Co）、FeCrMo、FeAlC、FeCo（V）（W）；燒結(jié)合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后兩種中BHC較低者亦稱(chēng)半永磁材料。②鐵氧體類(lèi)：主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。③金屬間化合物類(lèi)：主要以MnBi為代表。永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚(yáng)聲器、話(huà)筒、電表、按鍵、電機(jī)、繼電器、傳感器、開(kāi)關(guān)等。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸盤(pán)、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計(jì)等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等。根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對(duì)這類(lèi)材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)磁滯回線(xiàn)的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好，但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs則越大越好。軟磁材料大體上可分為四類(lèi)。①合金薄帶或薄片：FeNi（Mo）、FeSi、FeAl等。②非晶態(tài)合金薄帶：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素,又稱(chēng)磁性玻璃。③磁介質(zhì)（鐵粉芯）:FeNi（Mo）、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經(jīng)電絕緣介質(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──MO·Fe2O3（M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等）,磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41（Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復(fù)合組分）。軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于磁性天線(xiàn)、電感器、變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動(dòng)子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線(xiàn)、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場(chǎng)探頭、磁性基片、磁場(chǎng)屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤(pán)、磁敏元件（如磁熱材料作開(kāi)關(guān)）等。主要用作信息記錄、無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點(diǎn)是磁滯回線(xiàn)呈矩形。具有獨(dú)特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、相移器、調(diào)制器、開(kāi)關(guān)、限幅器及延遲線(xiàn)等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見(jiàn)微波鐵氧體器件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材料；并可按器件的需要制成單晶、多晶、非晶或薄膜等不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。這類(lèi)材料的特點(diǎn)是在外加磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，故又稱(chēng)磁致伸縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)換。常用于超聲波發(fā)生器的振動(dòng)頭、通信機(jī)的機(jī)械濾波器和電脈沖信號(hào)延遲線(xiàn)等，與微波技術(shù)結(jié)合則可制作微聲（或旋聲）器件。由于合金材料的機(jī)械強(qiáng)度高，抗振而不炸裂，故振動(dòng)頭多用Ni系和NiCo系合金；在小信號(hào)下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶態(tài)合金中新出現(xiàn)的有較強(qiáng)壓磁性的品種，適宜于制作延遲線(xiàn)。壓磁材料的生產(chǎn)和應(yīng)用遠(yuǎn)不及前面四種材料。磁性材料是生產(chǎn)、生活、國(guó)防科學(xué)技術(shù)中廣泛使用的材料。如制造電力技術(shù)中的各種電機(jī)、變壓器，電子技術(shù)中的各種磁性元件和微波電子管，通信技術(shù)中的濾波器和增感器，國(guó)防技術(shù)中的磁性水雷、電磁炮，各種家用電器等。磁性材料在地礦探測(cè)、海洋探測(cè)以及信息、能源、生物、空間新技術(shù)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。磁性材料的用途廣泛。主要是利用其各種磁特性和特殊效應(yīng)制成元件或器件；用于存儲(chǔ)、傳輸和轉(zhuǎn)換電磁能量與信息，或在特定空間產(chǎn)生一定強(qiáng)度和分布的磁場(chǎng)；有時(shí)也以材料的自然形態(tài)而直接利用（如磁性液體）。磁性材料在電子技術(shù)領(lǐng)域和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都有重要的作用。①即使沒(méi)有外磁場(chǎng)，在材料內(nèi)部各個(gè)小區(qū)域（磁疇）內(nèi)仍存在永久磁矩。但未經(jīng)磁化的磁性材料在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)各磁疇的磁矩方向是任意分布的，其矢量和為零，故材料整體并無(wú)磁性。②容易磁化。這是因?yàn)樵谕獯艌?chǎng)作用下各磁疇的磁矩方向力圖轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)方向，因而可得到很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。按公式B=μrB0（B0是在真空中的磁感應(yīng)強(qiáng)度），磁性材料的相對(duì)導(dǎo)磁率μr是很大的。實(shí)際上磁性材料的μr達(dá)到10～10，而非磁性材料的μr≈1。③存在著磁飽和現(xiàn)象，即B隨H增大而增大，但增大到一定值Bs后，就不再隨H而增加。BS就是該磁性材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。出現(xiàn)飽和現(xiàn)象的原因是因?yàn)镠達(dá)到一定值后所有磁疇的磁矩都轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)方向。由于這個(gè)原因，B和H便不成線(xiàn)性關(guān)系，因而導(dǎo)磁率也不是常數(shù)，而是和磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。鐵氧體是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的一種新型的非金屬磁性材料。由于它的制備工藝和外觀(guān)很類(lèi)似陶瓷品，因此有時(shí)被稱(chēng)為磁性瓷。鐵氧體一般是指鐵族的和其他一種或多種適當(dāng)?shù)慕饘僭氐膹?fù)合氧化物，屬于半導(dǎo)體，它是作為磁性介質(zhì)而被利用。磁鐵礦，其主要成分是Fe3O4，是一種最簡(jiǎn)單的鐵氧體，也是人類(lèi)最早應(yīng)用的一種非金屬磁性材料。我國(guó)在三千多年前就發(fā)現(xiàn)了磁石的相互吸引和磁石吸鐵的磁現(xiàn)象。11世紀(jì)末，我國(guó)便發(fā)明了指南針并應(yīng)用于航海事業(yè)。鐵的氧化物和一種或幾種其它金屬氧化物組成的復(fù)合氧化物（如BaO·6Fe2OMnO·Fe2O3·ZnO·Fe2O3等）等稱(chēng)為鐵氧體。具有亞鐵磁性的鐵氧體是一種強(qiáng)磁性材料，通稱(chēng)為鐵氧體磁性材料。FeO·Fe2O3（Fe3O4）是最簡(jiǎn)單的、世界上應(yīng)用最早的天然鐵氧體磁性材料。鐵氧體磁性材料可分為軟磁、硬磁（包括粘結(jié)）、旋磁、矩磁和壓磁及其它鐵氧體材料，它們的組成、晶體結(jié)構(gòu)、特征與應(yīng)用領(lǐng)域見(jiàn)表下表。它們的主要特征是：軟磁材料的磁導(dǎo)率岸高、矯頑力低、損耗低；硬磁材料的矯頑力Hc高、磁能積（BH）m高；旋磁材料具有旋磁特性，即電磁波沿著恒定磁場(chǎng)方向傳播時(shí)，其振動(dòng)面不斷地沿傳播方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，旋磁材料主要用于微波通信器件。矩磁材料具有矩形的B～H磁滯回線(xiàn)，主要用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)磁芯；壓磁材料具有較大的線(xiàn)性磁致伸縮系數(shù)λs。鐵氧體磁性材料在計(jì)算機(jī)、微波通信、電視、自動(dòng)控制、航天航空、儀器儀表、醫(yī)療、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中用量最大的是硬磁與軟磁鐵氧體材料。關(guān)于鐵氧體材料的鐵磁性來(lái)源，它不是像一般金屬磁性材料的磁性是由相鄰磁性原子之間直接電子自旋的交換作用所形成的，而是兩個(gè)磁性離子間的距離比較遠(yuǎn)，并且中間夾著氧離子，事實(shí)上形成鐵磁性的電子自旋問(wèn)的交換作用，是由于氧離子的存在而形成的。這種類(lèi)型的交換作用，在鐵磁學(xué)理論中稱(chēng)之為超交換作用。由于超交換的作用，使氧離子兩旁磁性離子的磁矩呈反方向排列，許多金屬氧化物的反鐵磁性，即是由此而來(lái)。如果反方向排列的磁矩不相等，有剩余磁矩表現(xiàn)出來(lái)，那么這種磁性稱(chēng)為亞鐵磁性，或稱(chēng)鐵氧體磁性。由于鐵氧體材料中氧離子與磁性離子之間的相對(duì)位置有很多，彼此之問(wèn)均有或多或少的超交換作用存在。研究表明，氧離子與金屬離子間距離較近，而且磁性離子與氧離子間的夾角成180°左右時(shí)，超交換作用最強(qiáng)。鐵氧體中磁性離子的排列方向，主要根據(jù)這最強(qiáng)超交換作用，因此鐵氧體材料的磁性能，不但與結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與磁性離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布情況有關(guān)。改變鐵氧體中磁性離子或非磁性離子的成分，可以改變磁性離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布。此外鐵氧體制備過(guò)程中，燒結(jié)的工藝條件也對(duì)磁性離子的分布有影響。因此為了掌握鐵氧體材料的基本特征，必須了解各種鐵氧體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；金屬離子在結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的分布情況；以及如何改變它們的分布情況。鐵氧體磁性材料的用途和品種，隨著生產(chǎn)的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越多。根據(jù)應(yīng)用情況，可把鐵氧體分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁和壓磁等五大類(lèi)。軟磁材料是指在較弱的磁場(chǎng)下，易磁化也易退磁的一種鐵氧體材料（如圖1）。軟磁材料的典型代表是錳鋅鐵氧體Mn-ZnFe2O4和鎳鋅鐵氧體Ni-ZnFe2O4。軟磁鐵氧體是各種鐵氧體中用途較廣、數(shù)量較大、品種較多、產(chǎn)值較高的一種鐵氧體材料。當(dāng)前世界上成批生產(chǎn)的有幾十種，年產(chǎn)量已達(dá)數(shù)萬(wàn)噸以上。軟磁鐵氧體主要用作各種電感元件，如濾波器磁芯、變壓器磁芯、天線(xiàn)磁芯、偏轉(zhuǎn)磁芯以及磁帶錄音和錄象磁頭、多路通訊等的記錄磁頭的磁芯等。一般軟磁鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)都是立方晶系尖晶石型，應(yīng)用于音頻至甚高頻頻段（1千赫-300兆赫）。但是具有六角晶系磁鉛石型晶體結(jié)構(gòu)的軟磁材料卻比尖晶石型的應(yīng)用頻率上限提高了好幾倍。硬磁材料是相對(duì)于軟磁材料而言的。它是指磁化后不易退磁，而能長(zhǎng)期保留磁性的—一種鐵氧體材料。因此，有時(shí)也稱(chēng)為永磁材料或恒磁材料（圖2）。硬磁材料的晶體結(jié)構(gòu)大都是六角晶系磁鉛石型。其典型代表為鋇鐵氧體BaFe12O19（又稱(chēng)鋇恒瓷、鋇磁性瓷），它是一種性能較好、成本較低而又適合工業(yè)生產(chǎn)的鐵氧體硬磁材料。這種材料不僅可以用作電訊器件中的錄音器、微音器、拾音器、電話(huà)機(jī)以及各種儀表的磁鐵，而且在污染處理、醫(yī)學(xué)生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用。硬磁鐵氧體材料是繼鋁鎳鉆系硬磁金屬材料后的第二種主要硬磁材料，它的出現(xiàn)不僅節(jié)約了鎳、鉆等大量戰(zhàn)略物資，而且為硬磁材料在高頻段（如電視機(jī)的部件、微波器件以及其他國(guó)防器件）的應(yīng)用開(kāi)辟了新的途徑。磁性材料的旋磁性是指在兩個(gè)互相垂直的直流磁場(chǎng)和電磁波磁場(chǎng)的作用下，平面偏振的電磁波*在材料內(nèi)部按一定方向的傳播過(guò)程中，其偏振面**會(huì)不斷繞傳播方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象（圖3），這種具有旋磁特性的材料就稱(chēng)為旋磁材料。直流磁場(chǎng)和電磁波磁場(chǎng)的作用下，平面偏振的電磁波*在材料內(nèi)部按一定方向的傳播過(guò)程中，其偏振面**會(huì)不斷繞傳播方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，這種具有旋磁特性的材料就稱(chēng)為旋磁材料。金屬磁性H料雖然也具有旋磁性，但由于電阻率較小，渦流損耗太大，電磁波不能深入內(nèi)部，而只能進(jìn)入厚度不到1微米的表皮（也稱(chēng)為趨膚效應(yīng)），所以無(wú)法利用。因此磁性材料旋磁性的應(yīng)用，成為鐵氧體獨(dú)有的領(lǐng)域。旋磁現(xiàn)象實(shí)際上被應(yīng)用的波段為100~100，000兆赫（或米波到毫米波的范圍內(nèi)），因而鐵氧體旋磁材料也稱(chēng)為微波鐵氧體。常用的微波鐵氧體有鎂錳鐵氧體Mg-MnFe2O鎳銅鐵氧體Ni-CuFe2O鎳鋅鐵氧體Ni-ZnFe2O4以及釔石榴石鐵氧體3Me2O3·5Fe2O3（Me為三價(jià)稀土金屬離子，如Y3+、Sm3+、Gd3+、Dy3+等）旋磁材料大都輸送微波的波導(dǎo)管或傳輸線(xiàn)等組成各種微波器件，主要用于雷達(dá)、通訊、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙控等電子設(shè)備中。微波器件，主要用于雷達(dá)、通訊、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙控等電子設(shè)備中。矩磁材料是指一種具有矩形磁滯回線(xiàn)的鐵氧體材料，如圖4所示。磁滯回線(xiàn)是指外磁場(chǎng)增大到飽和場(chǎng)強(qiáng)+Hs后，由+Hs變到-Hs再回到+Hs往返一周的變化中，磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度也相應(yīng)由+Bs，變到-Bs再回到+Bs，所經(jīng)歷的閉合循環(huán)曲線(xiàn)。最常用的矩磁材料有鎂錳鐵氧體Mg-MnFe2O4和鋰錳鐵氧體Li-MnFe2O4等。這類(lèi)材料主要用作各種類(lèi)型電子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器磁芯，在自動(dòng)控制、雷達(dá)導(dǎo)航、宇宙航行、信息顯示等方面也得到不少的應(yīng)用。盡管新出現(xiàn)的存儲(chǔ)器種類(lèi)很多，但是由于鐵氧體矩磁材料的原料豐富、工藝簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、成本低廉，所以磁性存儲(chǔ)器（尤其是磁芯存儲(chǔ)器）在計(jì)算技術(shù)中仍占有極重要的地位。壓磁材料是指磁化時(shí)能在磁場(chǎng)方向作機(jī)械伸長(zhǎng)或縮短（磁致伸縮）的鐵氧體材料（圖5）。目前應(yīng)用最多的是鎳鋅鐵氧體Ni-ZnFe2O鎳銅鐵氧體Ni-CuFe2O4和鎳鎂鐵氧體Ni-MgFe2O4等等。壓磁材料主要用于電磁能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的超聲和水聲器件、磁聲器件以及電訊器件、水下電視、電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制器件等。壓磁材料和壓電陶瓷材料（如鈦酸鋇等），雖然有著幾乎相同的應(yīng)用領(lǐng)域，但是由于各自具有不同的特點(diǎn)，而在不同的條件下得到應(yīng)用。一般認(rèn)為鐵氧體壓磁材料只適用于幾萬(wàn)赫的頻段以?xún)?nèi)，而壓電陶瓷的適用頻段卻要高得多。除了上面按用途分類(lèi)外，根據(jù)其化學(xué)成分的不同，鐵氧體又可分為Ni-Zn、Mn-Zn、Cu-Zn鐵氧體等。同一化學(xué)成分（系列）的鐵氧體可以有各種不同的用途，如Ni-Zn鐵氧體既可作軟磁材料又可作為旋磁或壓磁材料，只不過(guò)在配方和工藝上有所改變而已。鐵氧體材料性能的