1、磁性納米材料,作者:周立學,Page2,生物體內(nèi)的納米磁性粒子,許多生物體內(nèi)就有天然的納米磁性粒子，如磁性細菌，鴿子，海豚，石鱉，蜜蜂，人的大腦等,Page3,生物體內(nèi)的納米磁性粒子,向磁性細菌1975年即發(fā)現(xiàn)向磁性細菌-體內(nèi)有一排磁性納米粒子,蜜蜂腹部的磁性納米顆粒，G代表磁性顆粒。,Page4,生物體內(nèi)的納米磁性粒子,人類大腦中平均含有20微克（約500萬粒）的磁性納米粒子,Page5,石鱉齒舌中含有大量一維納米磁性絲,一維納米絲的絲由許多磁性柱構(gòu)成，柱內(nèi)是單疇粒子的集合。其生物功能未必只是加強齒舌的耐磨性。,生物體內(nèi)的納米磁性粒子,Page6,它具有天然的納米絲生長模板,生物礦化的牙齒內(nèi)

2、部有機纖維組織網(wǎng)絡(luò)成為納米絲生長模板。圖為其模板截面及磁性材料在其內(nèi)形成過程。,生物體內(nèi)的納米磁性粒子,Page7,磁性納米材料,磁性納米材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料，其原因是關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米量級，例如：磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長度，以及電子平均自由路程等大致處于1-100nm量級，當磁性體的尺寸與這些特征物理長度相當時，就會呈現(xiàn)反常的磁學性質(zhì)。,Page8,磁性納米材料,磁性納米材料可以大體分為固體磁性材料和磁流體，固體磁性材料中又包含鐵磁材料。具有鐵磁性的納米材料如納米晶Ni，-Fe2O3等可作為磁性材料。鐵磁材料可分為軟磁材料和硬磁材料。,Ni納米

3、片,Fe3O4納米片,Page9,固體磁性材料,軟磁材料,軟磁材料的主要特點是磁導率高飽和磁化啊強度大電阻高損耗低穩(wěn)定性好，可用于制作電感線圈小型變壓器脈沖變壓器中頻變壓器等的磁芯，天線棒磁芯，電視偏轉(zhuǎn)磁軛，錄音磁頭，磁放大器等。,電感線圈,天線棒磁芯,Page10,固體磁性材料,硬磁材料的主要特點是剩磁要大矯頑力也要大，不易去磁。對溫度時間振動等干擾的穩(wěn)定性要好。主要用于此路系統(tǒng)中做永磁體以產(chǎn)生恒定磁場。如制作揚聲器助聽器示波器及各種控制設(shè)備等。,助聽器,示波器,Page11,固體磁性材料,此外，利用旋磁鐵氧體的旋磁效應(yīng)，可以制備回相器環(huán)形器等非倒易性器件，衰減器調(diào)制器等倒易性器件。利用旋磁

4、鐵氧體的非線性，可制作倍頻器混頻器振蕩器放大器等?？捎糜谥谱骼走_通信電視測量人造衛(wèi)星導彈系統(tǒng)的微波器件。,衰減器,混頻器,Page12,磁流體,磁流體作為一種特殊的功能材料,是把納米數(shù)量級(10納米左右)的磁性粒子包裹一層長鏈的表面活性劑，均勻的分散在基液中形成的一種均勻穩(wěn)定的膠體溶液。磁流體由納米磁性顆粒、基液和表面活性劑組成。一般常用的有Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co等作為磁性顆粒，以水、有機溶劑、油等作為基液，以油酸等作為活性劑防止團聚。由于磁流體具有液體的流動性和固體的磁性，使得磁流體呈現(xiàn)出許多特殊的磁、光、電現(xiàn)象，如法拉第效應(yīng)、雙折射效應(yīng)和線二向色性等。這些性質(zhì)在光調(diào)制、光開關(guān)、

5、光隔離器和傳感器等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。,Page13,磁流體,磁流體在磁場的作用下形成豐富的微觀結(jié)構(gòu)，這些微觀結(jié)構(gòu)對光產(chǎn)生不同的影響，能在很大的程度上改變光的透射率和折射率、產(chǎn)生大的法拉第旋轉(zhuǎn)、磁二向色散性、克爾效應(yīng)等。磁流體的這種在磁場中的特性可以用在磁光開關(guān)、磁光隔離器、磁光調(diào)制器、粗波分復用器等。國外磁性液體已商品化，美、日、英等國均有磁性液體公司，供應(yīng)各種用途的磁性液體及其器件。磁性液體的用途十分廣泛。,磁光開關(guān),Page14,磁流體,集聚的磁性液體粒子可起到密封，潤滑等作用，又可相對運動自由，因而在真空，環(huán)保等方面應(yīng)用廣泛。,Page15,磁流體,宇航員頭盔的密封是納米磁性材料的

6、最早重要應(yīng)用之一-磁性液體,Page16,磁流體,磁流體在受控核反應(yīng)方面的應(yīng)用，有可能使人類從海水中的氘獲取巨大能源。對氘、氚混合氣來說，要求溫度達到5000萬到1億度，并對粒子密度和約束時間有較高的要求。而使用環(huán)形磁約束裝置在受控熱核反應(yīng)的研究中顯出較好的適用性和優(yōu)越性。,環(huán)形磁約束裝置,Page17,磁流體,磁流體除了與開發(fā)和利用核聚變能有關(guān)外，還與磁流體發(fā)電密切聯(lián)系。磁流體發(fā)電的原理是用等離子體取代發(fā)電機轉(zhuǎn)子，省去轉(zhuǎn)動部件，這樣可以把普通火力發(fā)電站或核電站的效率提高1520%，甚至更高，既可節(jié)省能源，又能減輕污染。,Page18,磁流體,電磁流量計、電磁制動、電磁軸承理論、電磁激波管等也是磁流體在工業(yè)應(yīng)用上所取得的成就,電磁流量計,Page19,磁流體,磁流體推進器就是貫通海水的通道內(nèi)建有一個磁場，這個磁場能對導電的海水產(chǎn)生電磁力作用，使之在通道內(nèi)運動，若運動方向指向船艉，則反作用力便會推動船舶前進。與傳統(tǒng)機械傳動類推進器(譬如螺旋槳、水泵噴水推進器等)相比較，磁流體推進器的不同點在于：前者使用機械動力作為推力而后者使用電磁力。正因為如此，磁流體推進器無須配備螺旋槳槳葉、齒輪傳動機構(gòu)和軸泵等，是一種完全沒有機械噪音的安靜推進器。,Page20,磁流體,一旦現(xiàn)代潛艇使用了這種推