什么是铁磁体(Ferromagnet)？
铁磁性材料通常以铁元素为基础，代表自然界中发现的三种磁性之一，不同于抗磁性和顺磁性。铁磁体的主要特点是，在没有外部磁场源首先施加在物质上的情况下，它们会表现出自然磁场，而且磁场在任何目的和目的上都是永久性的。相...
铁磁性材料通常以铁元素为基础，代表自然界中发现的三种磁性之一，不同于抗磁性和顺磁性。铁磁体的主要特点是，在没有外部磁场源首先施加在物质上的情况下，它们会表现出自然磁场，而且磁场在任何目的和目的上都是永久性的。相比之下，反磁性材料表现出微弱的磁场，与铁中存在的磁场正相反的感应磁场。顺磁性材料包括铝和铂金属，它们可以被诱导产生轻微的磁场，但当感应磁场被消除时，很快就会失去作用。
钕是一种铁磁合金，是最常见的材料在自然界中，表现出铁磁性的是铁，这种性质已经被人们认识了2000多年。其他稀土也可以表现出铁磁性，例如钆和镝。作为铁磁合金的金属包括与钐或钕合金化的钴。
铁磁性使一些材料成为永磁体。铁磁体中的磁场集中在原子区域，在这些区域电子自旋相互平行排列，称为磁畴。这些磁畴具有很强的磁性，但随机分散在整个材料中，使其具有整体弱或中性的自然磁场。通过将这些自然磁场暴露在外部磁场中，磁畴自身会对齐，材料将保持均匀，强而持久的磁场。这种物质一般磁性的增加称为相对磁导率铁和稀土保持磁畴排列和一般磁性的能力称为磁滞。当感应磁场消除时，铁磁体保持磁场不变，随着时间的推移，它只保留原来强度的一小部分。这就是所谓的剩磁。剩磁在计算基于铁磁性的永磁体强度时非常重要，所有铁磁体器件的另一个局限性是在一个称为居里温度的温度范围内，磁性完全丧失。当铁磁体超过居里温度时，它的性质转变为顺磁性。居里顺磁磁化率定律使用朗之万函数来计算已知材料成分中铁磁性到顺磁性性质的变化。从一种状态到另一种状态的变化遵循一种可预测的上升，温度升高时呈抛物线形。这种铁磁性随温度升高而减弱并最终消失的趋势称为热搅拌。在没有运动部件的变压器中听到的电嗡嗡声是由于它使用了铁磁体，它被称为磁致伸缩，它是铁磁体对变压器电流产生的感应磁场的一种响应，这种感应磁场使物质的自然磁场稍微改变方向，与外加磁场对齐。这是变压器中的一种机械响应通常以60赫兹的周期或每秒60次的频率进行交流。利用铁磁特性进行的高级研究有几个令人兴奋的潜在应用在天文学中，铁磁液体被设计成一种比玻璃镜更光滑的液体反射镜，其制造成本仅为望远镜和空间探测器的一小部分。磁场驱动器以1千赫兹的周期循环也可以改变反射镜的形状。铁磁性也被一致地发现在2011年进行的超导性研究中，一种镍和铋化合物Bi3Ni，在纳米尺度（十亿分之一米）下进行设计，表现出不同于大样本中同一化合物的性质。这种规模的材料特性是独一无二的，由于铁磁性通常会抵消超导性，因此它的潜在用途仍在探索中。德国对建立在铁磁体上的半导体的研究涉及镓锰砷化合物GaMnAs，GaMnAs。这种化合物在所有铁磁半导体中居里温度最高，为212华氏度（100摄氏度这类化合物正被研究作为一种动态调节超导体导电性的手段。
钕是一种铁磁合金，是最常见的材料在自然界中，表现出铁磁性的是铁，这种性质已经被人们认识了2000多年。其他稀土也可以表现出铁磁性，例如钆和镝。作为铁磁合金的金属包括与钐或钕合金化的钴。铁磁性使一些材料成为永磁体。铁磁体中的磁场集中在原子区域，在这些区域电子自旋相互平行排列，称为磁畴。这些磁畴具有很强的磁性，但随机分散在整个材料中，使其具有整体弱或中性的自然磁场。通过将这些自然磁场暴露在外部磁场中，磁畴自身会对齐，材料将保持均匀，强而持久的磁场。这种物质一般磁性的增加称为相对磁导率铁和稀土保持磁畴排列和一般磁性的能力称为磁滞。当感应磁场消除时，铁磁体保持磁场不变，随着时间的推移，它只保留原来强度的一小部分。这就是所谓的剩磁。剩磁在计算基于铁磁性的永磁体强度时非常重要，所有铁磁体器件的另一个局限性是在一个称为居里温度的温度范围内，磁性完全丧失。当铁磁体超过居里温度时，它的性质转变为顺磁性。居里顺磁磁化率定律使用朗之万函数来计算已知材料成分中铁磁性到顺磁性性质的变化。从一种状态到另一种状态的变化遵循一种可预测的上升，温度升高时呈抛物线形。这种铁磁性随温度升高而减弱并最终消失的趋势称为热搅拌。在没有运动部件的变压器中听到的电嗡嗡声是由于它使用了铁磁体，它被称为磁致伸缩，它是铁磁体对变压器电流产生的感应磁场的一种响应，这种感应磁场使物质的自然磁场稍微改变方向，与外加磁场对齐。这是变压器中的一种机械响应通常以60赫兹的周期或每秒60次的频率进行交流。利用铁磁特性进行的高级研究有几个令人兴奋的潜在应用在天文学中，铁磁液体被设计成一种比玻璃镜更光滑的液体反射镜，其制造成本仅为望远镜和空间探测器的一小部分。磁场驱动器以1千赫兹的周期循环也可以改变反射镜的形状。铁磁性也被一致地发现在2011年进行的超导性研究中，一种镍和铋化合物Bi3Ni，在纳米尺度（十亿分之一米）下进行设计，表现出不同于大样本中同一化合物的性质。这种规模的材料特性是独一无二的，由于铁磁性通常会抵消超导性，因此它的潜在用途仍在探索中。德国对建立在铁磁体上的半导体的研究涉及镓锰砷化合物GaMnAs，GaMnAs。这种化合物在所有铁磁半导体中居里温度最高，为212华氏度（100摄氏度这类化合物正被研究作为一种动态调节超导体导电性的手段。
- 发表于 2020-09-06 18:55
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