超順磁材料

超順磁材料

超順磁性是指當微粒體積足夠小時,熱運動能對微粒自發磁化方向的影響引起的磁性。超順磁性可定義為:當一任意場發生變化後,磁性材料的磁化強度經過時間t後達到平衡的現象。

基本介紹

  • 中文名:超順磁材料
  • 外文名:Superparamagnetic material
  • 特點:無磁滯回線
  • 種類舉例:磁流體
  • 特點:磁化現象達到平衡狀態
  • 影響因素:時間和溫度
超順磁效應,特點,原理,種類舉例,

超順磁效應

磁性顆粒不可能無限減小而仍保持原有的磁性。當磁性顆粒尺寸小於某一臨界尺寸時,剩餘磁化強度不再固定在由顆粒形狀和磁晶各向異性決定的方向上,熱擾動就足以使磁性顆粒的磁矩方向發生隨機的反轉。自發磁化對於一個大的系統或對於一個磁性顆粒的時間平均都互相抵消了,這種狀態稱為超順磁態。

特點

處於超順磁狀態的材料具有兩個特點:
(1)無磁滯回線;
(2)矯頑力等於零。
材料的尺寸是該材料是否處於超順磁狀態的決定因素,因此超順磁性具有強烈的尺寸效應。同時,超順磁性還與時間和溫度有關。

原理

超順磁狀態的起源可歸結為以下原因:在小尺寸下,當各向異性能減小到與熱運動能相當時,磁化方向就不再固定在一個易磁化方向上,易磁化方向做無規律的變化,結果導致超順磁性的出現。不同種類的納米磁性微粒顯現出順磁性的臨界尺寸不相同。

種類舉例

磁流體是一種磁性的膠體溶液。作為密封用的磁流體,其性能要求是:穩定性好,不凝聚、不沉澱、不分解;飽和磁化強度高;起始磁導率大;黏度和飽和蒸汽壓低,j其他如凝固點、沸點、熱導率、比熱容和表面張力等也有一定的要求。
磁流體屬於超順磁材料。在外加磁場作用下,磁流體中的磁性微粒立刻被磁化,定向排列,顯示出磁性。由於磁流體表面的磁性張力與界面張力的能量平衡,使得磁流體表面層上形成一個個挺立的磁錐。如去掉外加磁場,磁性立即消失。磁流體磁性微粒定向排列的程度取決於磁流體的磁化強度M。磁化強度(M)隨外加磁場強度的增加而增加,直至達到磁流體的飽和磁化強度。磁流體的飽和磁化強度是磁流體的性質,受磁性微粒材料飽和磁化強度、磁性微粒濃度和磁流體溫度的影響。磁性微粒材料飽和磁化強度高、磁性微粒濃度大,磁流體將具有高的飽和磁化強度(肘;)。磁流體的飽和磁化強度受溫度的影響較大,一般當溫度超過100℃時,磁性微粒易凝聚,M因而大大下降。
磁性流體的黏度隨磁場強度的增加而增加,典型情況下,飽和磁化強度下磁流體的黏度肛。是未磁化磁流體黏度的3倍。因此在轉軸速度較高的情況下,磁流體的黏性摩擦將產生較多的熱量,磁流體密封的冷卻將變得十分必要。

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