納米磁性材料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

磁性是物質(zhì)的基本屬性，磁性材料是古老而用途十分廣泛的功能材料，納米磁性材料是20世紀(jì)70年代后逐步產(chǎn)生、發(fā)展、壯大而成為*富有生命力與寬廣應(yīng)用前景的新型磁性材料。美國(guó)政府今年大幅度追加納米科技研究經(jīng)費(fèi)，其原因之一是磁電于器件巨大的市場(chǎng)與高科技所帶來(lái)的高利潤(rùn)，其中巨磁電阻效應(yīng)高密度讀出磁頭的市場(chǎng)估計(jì)為10億美元，目前己進(jìn)入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的市場(chǎng)估計(jì)為1千億美無(wú)，預(yù)計(jì)不久將投入生產(chǎn)，磁電子傳感器件的應(yīng)用市場(chǎng)亦十分寬廣。

一、納米磁性材料

納米磁性材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料，其原因是關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長(zhǎng)度恰好處于納米量級(jí)，例如：磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長(zhǎng)度，以及電子平均自由路程等大致處于1-100nm量級(jí)，當(dāng)磁性體的尺寸與這些特征物理長(zhǎng)度相當(dāng)時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)。

磁性材料與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)防，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)，磁記錄材料至今仍是信息工業(yè)的主體，磁記錄工業(yè)的產(chǎn)值約1千億美元，為了提高磁記錄密度，磁記錄介質(zhì)中的磁性顆粒尺寸已由微米，亞微米向納米尺度過(guò)度，例如合金磁粉的尺寸約80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸約40nm，進(jìn)一步發(fā)展的方向是所謂"量子磁盤"，利用磁納米線的存儲(chǔ)特性，記錄密度預(yù)計(jì)可達(dá)400Gb／in2，相當(dāng)于每平方英寸可存儲(chǔ) 20萬(wàn)部紅樓夢(mèng)，由超順磁性所決定的極限磁記錄密度理論值約為6000Gb／in2。近年來(lái)，磁盤記錄密度突飛猛進(jìn)，現(xiàn)己超過(guò)10Gb／in2，其中*主要的原因是應(yīng)用了巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭，而巨磁電阻效應(yīng)是基于電子在磁性納米結(jié)構(gòu)中與自旋相關(guān)的輸運(yùn)特性。

二、納米磁性材料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1、軟磁材料

軟磁性材料是磁性材料中應(yīng)用*廣泛、種類*多的材料之一，對(duì)其性能的要求常因應(yīng)用而異，但通常都希望材料的磁導(dǎo)率μ要高、矯頑力Hcj和損耗Pc要低。軟磁性材料經(jīng)歷了金屬軟磁性材料、鐵氧體軟磁性材料和非晶納米晶軟磁合金等幾個(gè)發(fā)展階段。軟磁材料主要用于電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子、變電器、繼電器鐵芯等。通常容易被反復(fù)磁化，在外磁場(chǎng)去掉后，容易退磁的材料，要求其尺寸盡可能小，所以納米軟磁材料是理想的選擇。

2、納米磁性液體

納米磁性液體的表現(xiàn)密度隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而不斷增大，使用磁性材料這一特點(diǎn)，可以對(duì)不同比重的物質(zhì)在比重上進(jìn)行分離，可以通過(guò)控制磁性材料不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)行特定磁場(chǎng)情況下的特定密度的物質(zhì)間分離。同時(shí)磁性液體還可以用于磁性潤(rùn)劑替代潤(rùn)滑油降低環(huán)境污染。磁性液體材料這一特性可以運(yùn)用在環(huán)境治理、水處理、吸附脫硫等工藝中。

3、納米*磁材

在特定的制備環(huán)境中，磁性納米材料可以制備得到單磁疇的結(jié)構(gòu)，性能比普通永磁材料具備更加優(yōu)越的特性，特別是現(xiàn)在研究中的以稀土制備的永磁材料在電機(jī)領(lǐng)域的使用，極大提高了電能轉(zhuǎn)換效率，*磁電的企業(yè)在這方面值得嘗試與科研。

4、納米磁記錄材料

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)材料的晶粒進(jìn)入納米尺寸時(shí)，具有通常結(jié)構(gòu)下同成分的材料不具備的磁性特性，磁性材料的結(jié)構(gòu)也從多疇區(qū)變成單籌區(qū)結(jié)構(gòu)，矯抗力達(dá)到材料的*大值。所以用它制備的磁性記錄材料具有更高的電磁抗燥性，更高的音頻、畫質(zhì)，并且可以達(dá)到更高電磁密度，特別是*近業(yè)界對(duì)于多層膜的使用，在更大程度上提高了納米磁性材料的存儲(chǔ)能力。