您好,欢迎光临!   请登录 免费注册    
  您的位置:电子变压器资讯网 > 资讯中心 >  技术文章 > 正文
纳米技术在磁性材料中的应用
[发布时间]:2009年4月27日 [来源]: [点击率]:3570
【导读】:     纳米技术是近年来崛起的一门崭新技术,它是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的,是一门基础研究与应用探索紧密联系的新型科学技术。纳米技术被公认为是21...

    纳米技术是近年来崛起的一门崭新技术,它是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的,是一门基础研究与应用探索紧密联系的新型科学技术。纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域,现已成为当今世界活跃的研究热点之一。 所谓纳米技术(nanotechnology)是指在纳米尺度(0.1~100nm)上,研究物质(包括原子和分子)的特性和相互作用,以及利用这些特性的多学科相互渗透的高新技术。它使人类的认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子水平,其最终目标是以物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能的产品,使之微型化,实现生产方式的跨越式发展。将对人类产生深远的影响,改变人们的思维和生活方式。
    纳米技术的领域主要为纳米材料学、纳米物理学、纳米电子学、纳米机械学、纳米制造学、纳米生物学、纳米显微学、纳米计量学、纳米摩擦学和微电子机械系统(MEMS)等。在磁性材料中,纳米技术可用于纳米晶软磁材料、纳米晶永磁材料、纳米磁流体、纳米信息存储材料、纳米吸波磁性材料、纳米巨磁致伸缩材料等。
    纳米晶软磁材料
    纳米晶软磁材料一般是指材料中晶粒尺寸减小到纳米量级(一般≤50nm)而获得高起始磁导率(μi~105)和低矫顽力(Hc~0.5A/m)的材料。一般是在Fe-B-Si基合金中加少量Cu和Nb,在制成非晶材料后,再进行适当的热处理,Cu和Nb的作用分别是增加晶核数量和抑制晶粒长大以获得超细(纳米级)晶粒结构。纳米晶软磁材料由于其特殊的结构其磁各向异性很小,磁致伸缩趋于零,且电阻率比晶态软磁合金高,而略低于非晶态合金,具有高磁通密度、高磁导率和低铁损的综合优异性能。
    纳米晶软磁材料是1988年由日本日立公司的吉泽克仁及同事发现的,他们将含有Cu、Nb的Fe-Si-B非晶合金条带退火后,发现基体上均匀分布着许多无规取向的粒径为10~15nm的α-Fe(Si)晶粒。这种退火后形成的纳米合金,其起始磁导率相对于非晶合金不是下降而是大幅提高,同时又具有相当高的饱和磁感应强度,其组成为Fe73.5Cu1.0Nb3.0Si13.5B9.0。他们命名这种合金为Finemet,Finemet的磁导率高达105,饱和磁感应强度为1.30T,其性能优于铁氧体与非晶磁性材料。用于工作频率为30kHz的2kW开关电源变压器,重量仅为300g,体积仅为铁氧体的1/5,效率高达96%。Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米材料能够获得软磁性的重点原因是:在Fe-Cu-Nb-Si-B纳米材料中,α-Fe(Si)固溶体晶粒极为细小,每个晶粒的晶体学方向取决于随机无规则分布晶粒间的交换耦合作用,这种交换耦合作用的结果使得局域各向异性被有效地平均掉,致使材料的有效磁各向异性极低。
 

 

    纳米微晶稀土永磁材料
    由于稀土永磁材料的问世,使永磁材料的性能突飞猛进。稀土永磁材料已经历了SmCo5,Sm2Co17以及Nd-Fe-B三个发展阶段。自1983年第三代稀土材料Nd-Fe-B问世以来,以其优异的性能和资源丰富的原材料而成为各国研究者所关注的对象,目前烧结Nd-Fe-B稀土永磁的磁能积已高达432kJ/m3(54MGOe),已接近理论值512kJ/m3(64MGOe),并迅速走出实验室,进入规模化生产。Nd-Fe-B产值年增长率约为18%~20%,已占永磁材料总产值的40%。但Nd-Fe-B永磁体的主要缺点是居里温度偏低(TC≈593K),最高工作温度约为450K,此外化学稳定性较差,易被腐蚀和氧化,价格也比铁氧体高,这限制了它的使用范围。
    目前研究方向是一方面探索新型的稀土永磁材料,如ThMn12型化合物,Sm2Fe17Nx,Sm2Fe17C化合物等,另一方面便是研制纳米复合稀土永磁材料。最早研制的纳米晶稀土永磁合金是在快淬Nd-Fe-B合金中添加某些微量元素如V、Si、Ga、Nb、Co等有利于晶粒细化并形成纳米晶,从而获得较高的Br,达到提高(BH)max的目的。最近Coehoorn[3]和Ding等人提出了“双相纳米晶耦合永磁合金”的新概念。这种合金中至少含有两个主要磁性相:软磁相和硬磁相,并且具有纳米尺度的显微结构。通常软磁材料的饱和磁化强度高于永磁材料,而永磁材料的磁晶各向异性又远高于软磁材料,如将软磁相与永磁相在纳米尺度范围内进行复合,就有可能获得具有两者优点的高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料。目前,纳米稀土永磁合金已进入实用化阶段,最常用的是Nd2Fe14B+α-Fe或Nd2Fe14B+Fe3B合金。同其他永磁材料相比,由于纳米晶稀土永磁合金含较少的稀土金属,故具有较好的温度稳定性,并且抗氧化,耐腐蚀,成本相对减少。同时合金中含较多的铁,可望改善合金的脆性和加工性。并且,纳米晶稀土永磁合金具有极高的潜在(BH)max值,因此,纳米永磁材料有望成为新一代永磁材料,已成为目前研究的热点。
    纳米信息存储材料
    实验表明,当材料的晶粒进入纳米尺寸时,具有比通常结构下的同成分的材料特殊得多的磁学性能,其磁结构从多畴区变为单畴区,其矫顽力达到最高值,用它制作磁记录材料可以大大提高信噪比,改善图象质量,而且可以达到信息记录高密度化。
    纳米磁记录材料的研究现已有很大的进展。纳米磁性多层薄膜是一种有巨大潜力的信息存储介质,迄今为止,纳米磁性多层膜已有350多个研究系列,实验存储密度已达65Gb/in2。纳米巨磁电阻(GMR)材料可使计算机磁盘存储能力提高30倍左右,使每平方英寸的存储能力增加到100亿位。
 

[上一页] [1] [2] [下一页]

投稿箱:
   电子变压器、电感器、磁性材料等磁电元件相关的行业、企业新闻稿件需要发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部QQ: , 邮箱:info%ett-cn.com (%替换成@)。
第一时间获取电子变压器行业资讯,请在微信公众账号中搜索“电子变压器资讯”或者“dzbyqzx”,或用手机扫描左方二维码,即可获得电子变压器资讯网每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!
温馨提示:回复“1”获取最新资讯。