磁性纳米材料分析研究 高分子材料学专业VIP专享VIP免费

1.1磁性纳米材料根据最近二十年的得出磁性纳米材料的发展情况可知，其发展速度非常迅速，进而使得纳米技术在一定程度上也有着非凡的结果。目前，人们已经可以采用无机单质到高分子聚合物、单组分物质到多组分复合物、对称结构到非对称结构的材料操作范围得到不同程度上的突破制备出不同产品规格的纳米合成材料。同时纳米材料应用范围也相当广泛涉及到生命科学、能源、环境等多个学科领域并取得不同程度的重要成果。但最具有代表性的是纳米材料在生物医学领域的重要应用。根据研究表明超顺磁性纳米粒子（由铁素体）是许多生物价值优异且不可替代。磁性是物质固有的基本属性，而物质的磁性产生是因物质内部电子和原子核的旋转而产生的。所以可以概括的说，从微观的纳米粒子到宏观的宇宙天体都具有不同程度的磁性特征。磁性材料是一种传统以及应用涉及范围广泛的材料，同时也是一种历史悠久的材料。根据历史记载，远在3000年前的古代中国，人们利用磁性材料制作出了当时我国古代四大发明之一的指南针，不仅是在古代，在现今社会中磁性材料在人类社会生活以及工业生产过程中都有着更加广泛的应用。例如众所周知的变压器的铁芯材料、存储数据的磁碟、电子技术的微波电子管等。目前磁性材料已经深深的融入到整个社会体系当中，在人们社会日常以及科学技术发展中日益重要。1.3.1磁性材料的分类磁性材料具有多种分类方法，其中较为常见的方式为以下三种。首先通过磁性产生的机理可将磁性材料大致分类为：(1)铁磁性材料，其代表为铁、钴、镍、坡莫合金等；(2)亚铁磁性材料，其中典型的亚铁磁性物质有磁铁矿、铁氧体等；(3)顺磁性材料，代表为稀土元素和铁族元素的盐类；(4)反铁磁性材料，典型材料有氧化镍，过渡元素的盐类和化合物等；(5)抗磁性材料，代表性材料有有机物、惰性气体、硫磺等。根据材料的应用特征，将磁性材料划分为：(1)硬磁材料，又叫永磁材料，该种材料在外加磁场磁化后，脱离外加磁场后仍然可保持较高的磁性，同时极少的受到外环境以及磁场的影响。其具有代表性的特点为具有高的矫顽力和内禀矫顽力，高的剩余磁感应强度和磁化强度，高的磁能积和高的稳定性(不易受外界干扰)。永磁体的做功方式主要采用空气间隙中的磁场，通过磁极间的相互作用对带电体进行做功，同时可利用其该特点实现能量的转化，将原来的能量转化为电信号进而应用于信息工程领域。典型代表有铁钴合金，钕铁硼等。(2)软磁性材料，矫顽力低，易被外加磁场磁化且容易退磁，软磁材料的主要特征有磁导率高、矫顽力低、饱和磁化强度高、剩余磁感应强度小等。但软磁性材料具有低铁损、高电阻、低磁致伸缩系数等特点，通过其结构性质大多应用于变压器、继电器铁芯、磁记录磁头、发电机的定子和转子等。而该类磁性材料的主要代表物为铁系合金等。(3)信磁材料，在信息技术中应用的磁性材料，主要有磁存储材料，微波材料，磁记录材料等；(4)特磁材料，主要有磁电阻材料，磁性液体，磁致伸缩材料和磁制冷材料按照材料组分的不同，磁性材料又可划分为如下几种：(1)金属单质类磁性材料，如铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)等；(2)合金类磁性材料，如铁镍合金(FeNi)、钴铀合金(CoPt)、钕钴合金(Nd2Co17)等；(3)金属氧化物类磁性材料，如铁氧体(Fe3O4)、钡铁氧体(BaFe12O19)等。1.3.2磁性材料的性能（1）超顺磁性超顺磁性主要是指铁磁性物质在颗粒大小在一定范围内的物质。只要是要求纳米材料的尺寸足够小时表出单畴结构。在较高温度时表现出顺磁性的特点，若在外磁场的作用下使得其磁化率是普通材料的数十倍，通常我们将这种材料称之为超顺磁性。当使矫正力为零的情况下，在常温常压状态下出现磁性的随意性。而材料的尺寸要求在其直径D小于超顺磁的临界尺寸D0时才有可能出现超顺磁性，通常情况下只有通过一定强度的分子热运动才能打破磁性粒子间的相互作用，进而使得材料的剩磁和矫顽力都为零。综上所述，在判断某个材料是否具有顺磁性时，可以通过比较颗粒大小是否小于临界尺寸、单凑结构、粒子相互作用以及环境的温度造成的热运动强度综合考虑后判断其是否具有超顺磁性。超顺磁性不仅和外部的磁场方向和强度一样，而且如果无磁...