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磁性材料新技术发展趋向
[发布时间]:2009年4月9日 [来源]:中国电子科技集团公司第九研究所 陈国华 陈琳 [点击率]:6046
【导读】:     一、引言磁性材料是国民经济各个领域不可缺少的功能材料,不仅满足了传统工业的发展,并且在科技、电子信息技术革命中起着重要的作用。随着科学技术日新月异的创新,磁性...

 

    2、磁光存储器。当前只读和一次刻录式的光盘已经广泛应用,但是可重复写、擦的光盘还没有商品化推进。最具有发展前途的是磁性材料介质的磁光存储器,其可以像磁盘一样反复多次地重复记录。目前大量使用的软磁盘,由于材料介质和记录磁头的局限性,其存储密度已经达到极限;另外其已经不能满足信息技术的发展要求,无法在一张盘上存储更多的图象和数据。采用磁光盘存储,就能在一张盘上记录数千兆字节到数十千兆字节的容量,并且能反复地擦写使用。
    四、磁性抗电磁干扰材料
    随着信息技术的高速发展,人们在享受方便、快捷、高效的信息化时代的同时,正面临着日益恶化的电磁环境。周围的空间电磁辐射日趋严重,不仅影响到电子设备的正常工作,而且影响到人类的正常生活。所以抗电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)材料的发展引起人们的关注。由于软磁铁氧体材料具有吸收电磁干扰信号,从而达到抗电磁干扰的目的,受到人们的重视。
    1、抗电磁干扰和电磁兼容材料。电磁波辐射和传导的干扰信号会使高灵敏的电子设备性能下降、失灵,甚至会发生故障或事故。在各种电子、电力线路中必须采用各种特性和各种形状的EMI软磁铁氧体磁芯,以满足抗电磁干扰和电磁兼容的要求。随着电子设备向高频、高速、高组装密度发展,各类磁芯向高磁导率、高频化和小型化发展。众所周知,电子设备接上电源工作时,由于电源的噪声干扰,等于接上一个噪声源;同时,电子设备一旦内部产生噪声,也会向电源发射电磁干扰信号,影响周围的电子设备正常工作。所以必须使用交流电源线路滤波器来抑制外来的电源噪声,同时防止设备内产生的干扰噪声外泄。现在国际上对电磁干扰和电磁兼容提出更高的要求,禁止无上述功能的电子设备销售。各企业领导必须对此引起高度重视,同时也是磁性材料产品发展的良好机遇。磁性抗电磁干扰产品和电磁兼容产品发展的方向是宽频化和薄膜化。由于电源噪声的频率存在从低频到高频的的宽带范围,所以对软磁铁氧体材料也要求有较宽的频率范围。由于各类电子设备小型化的发展,过去传统的绕线型磁芯器件今天被叠层贴片型磁芯器件取代,将来被集成化器件取代。前者是将导线绕在软磁铁氧体磁芯上制成,但体积较大。后者是用软磁铁氧体桨料和导体桨料交替叠层厚膜印刷和烧结而成,实现小型化表面安装。今后进一步的发展是采用薄膜化工艺,使器件达到微型化。
    2、电磁波吸收材料。铁氧体材料能吸收和衰减电波的电磁能量,使反射电波减少或消除;并能在超高频到毫米波频率范围内工作,而且在频带宽度和几何尺寸方面均有优越性,成为电子抗干扰方面的重要研究和应用材料。在军事上,把它涂在飞机和导弹的表面,是反雷达的一种有效措施,也是当今隐身技术发展重点,在电子对抗战中有着广阔的应用前景。在民用方面,把它涂在通信基地的屋面上和抛物面天线上,能改善通信质量;同时也用作微波功率源的屏蔽,防止微波辐射伤害人体。铁氧体电波吸收材料最重要的应用是在军事方面,把它涂在飞机和导弹飞行器上,或坦克、军舰等作战装备上,可以衰减电磁波的反射信号,削弱雷达侦察作用距离,是反雷达伪装的一种有效措施。最初人们使用薄片和薄板,影响应用范围和装备的机动性,现在使用液体涂料有利于施工和轻型化。随着新材料的开发,纳米磁性材料的出现将为电磁波吸材料应用提供了广阔的应用场合。
 

 

    五、纳米磁性材料
    随着科学技术的发展,新材料的研究和应用也不断进展。目前的纳米材料研究也深入到磁性材料领域,开发出新的纳米磁性材料。在1988年,首先发现在铁基非晶的基体中加入少量的铜和稀土,经适当温度晶化退火后,获得一种性能优异的具有超细晶粒(直径约10nm)软磁合金,后被称为纳米晶软磁合金。纳米晶磁性材料可开发成各种各样的磁性器件,应用于电力电子技术领域,用作电流互感器、开关电源变压器、滤波器、漏电保护器、互感器及传感器等,可取得令人满意的经济效益。
    近年来,国内外对纳米晶磁性材料的研究非常热门,发展很快,铁基纳米晶合金材料已经在以下几个方面获得成功的应用。1,精密电流互感器,在高电压输电线路中应用日益增多,准确度达到0.2级和仪表保安系数小于5,并且成本比高磁导率坡莫合金低50%。2,高频大功率开关电源变压器,其工作频率为20-50kHz,输出功率在10kW以上,效率在90%以上,而且体积小,温升低。3,薄膜开关电源,能解决损耗、体积和温升三者的难题,满足高频化和小型化的要求。4,抗电磁干扰器件,具有抗饱和能力强、电感量大、品质因素高体积小和高效节能等到特点,广泛地应用于通讯设备、精密测控设备和计算机设备等。5,传感器,特别适用作高灵敏场合的磁性器件,如磁头、漏电保护开关等。
    今后,纳米磁性材料的开发应用,会在以下几个方面得到发展:1,纳料米晶软磁合金,进一步在电力电子变压器件系统应用。2,复合磁性薄膜,当工作频率在1MHz以上,厚度小于5μm,通常晶化法获得的纳米晶合金难于满足要求;利用复合法制备的磁性薄膜能应用于超高频领域。(1)利用纳米晶铁磁薄膜和非磁性薄膜交替镀膜的方法制备多层调制膜 ,可以形成高磁电阻效应,制成高灵敏传感器和计算机磁头。(2)将纳米晶的金属软磁颗粒弥散镶嵌在高电阻非磁性材料中,构成两相组织的纳米颗粒薄膜,这种薄膜最大特点是电阻率高,称为巨磁阻效应材料,在100MHz以上的超高频段显示出优良的软磁特性。(3)纳米晶磁材料粉末与橡胶等混合,制成磁屏蔽和微波吸收材料,在电波吸收方面具有很好的实用性能。
    由于电和磁的相互依附性,有电流的发生,就有磁场的产生;不管是军用或民用的各种电子设备,现在和将来,均离不开配套的磁性元器件。今后磁性材料的发展新动向是高频化、薄膜化与纳米材料,我们一定要瞄准科技创新领域,进一步提高材料的性能,满足信息技术革命要求。

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