Магнитные и диэлектрические материалы

1. Магнитные и диэлектрические материалы Некоторые основные понятия магнетизма магнитная индукцияB в материале, помещенном в магнитное поле с напряженностьюH: Mоб – объемный магнитный момент материала магнитная проницаемость материала магнитная восприимчивость материала

2. Диамагнетик : χ<0 Парамагнетик : χ>0 Ферромагнетик : χ>>0

3. Диамагнетизм – универсален (наведенный магнитный момент), но слаб Пара-, ферромагнетизм – магнитные моменты атомов или ионов (наличие неспаренных d или f – электронов) Антиферро- и ферримагнетизм

4. Температурная зависимость магнитной восприимчивости Tc – температура Кюри TN – температура Нееля Закон Кюри – Вейсса (для ПМ): Tcферромагнетиков – простых в-в Fe 1043 K Co 1388 K Ni 627 K Gd 293 K Dy 105 K

5. Основные магнитные параметры ФМ материала Ms – намагниченность насыщения Mr – остаточная намагниченность Hc – коэрцитивная сила Магнитная энергия – площадь петли прямоугольность петли гистерезиса Магнетосопротивление MR= [R(0)-R(H)]/R(0)

6. Химический состав магнитных материалов • металлы и сплавыFe, Fe-C, Ni, Co, некоторые РЗЭ, SmCo5, Nd2Fe14B • оксиды (сложные оксиды) металлов (ферриты) • суперобменное взаимодействие => атомы металла в одной подрешетке – АФМ • (-Fe2O3, NiO, CoO, FeO, MnO) • атомы металла в разных подрешетках – • ферримагнетики • шпинели AFe2O4 (A = Mg, Mn, Ni, Co, Zn, Cu, Fe), -Fe2O3 • гранаты A3Fe5O12 (A=РЗЭ с r>0.114 нм) • ортоферриты AFeO3 (A = РЗЭ) • гексагональные ферриты М-гексаферрит AFe12O19(A = Ba, Sr, Pb) • -халькошпинели – магнитные полупроводники

7. Магнитные жидкости 2FeCl3 + FeCl2 + 8NH3 + 4H2O => Fe3O4 + 8NH4Cl + олеиновая кислота – лиофилизация, предотвращение агломерации наночастиц гипертермия (раковых клеток), доставка лекарств требования к материалу: нетоксичность, величина Tc Магнитные нанокомпозиты: немагнитная матрица / магнитное включение с упорядоченным распределением включений – высокоплотная магнитная запись магнитная матрица / немагнитное включение – повышение Hc

10. Сегнетоэлектрики Ps – поляризация насыщения Pr – остаточная поляризация Ec – коэрцитивное поле Tc BaTiO3 120oC KNbO3434oC PbTiO3490oC LiNbO31210oC Pb(ZrxTi1-x)O3 от 220 (x=0.95) до 490oC (x=0) KNaC4H4O6*4H2O 24oC сегнетова соль Структура перовскита BaTiO3 : Ti-O 0.195 нм возм. смещение Ti до 0.01 нм

11. Применение сегнетоэлектриков конденсаторы у СЭ ε~104 пироэлектрики (ΔP ΔT) – детекторы теплового излучения Пьезоэлектрики (ΔP σ) – взаимопреобразование механической и электрической энергии звукосниматели, звукогенераторы, устройства зажигания, …