Магнитные и диэлектрические материалы Некоторые основные понятия магнетизма магнитная индукция B в материале, помещенном в магнитное поле с напряженностью H: B H 4 M об Mоб – объемный магнитный момент материала магнитная проницаемость материала B H M об магнитная восприимчивость материала H 1 4 Диамагнетик : χ<0 Парамагнетик : χ>0 Ферромагнетик : χ>>0 Диамагнетизм – универсален (наведенный магнитный момент), но слаб Пара-, ферромагнетизм – магнитные моменты атомов или ионов (наличие неспаренных d или f – электронов) Антиферро- и ферримагнетизм Температурная зависимость магнитной восприимчивости Tc – температура Кюри TN – температура Нееля Закон Кюри – Вейсса (для ПМ): C T Tc ферромагнетиков – простых в-в Fe Ni Dy 1043 K 627 K 105 K Co Gd 1388 K 293 K Основные магнитные параметры ФМ материала Ms – намагниченность насыщения Mr – остаточная намагниченность Hc – коэрцитивная сила Магнитная энергия – площадь петли Mr Ms Магнетосопротивление прямоугольность петли гистерезиса MR= [R(0)-R(H)]/R(0) Химический состав магнитных материалов - металлы и сплавы Fe, 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 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 Сегнетоэлектрики Ps – поляризация насыщения Pr – остаточная поляризация Ec – коэрцитивное поле Структура перовскита BaTiO3 : Ti-O 0.195 нм возм. смещение Ti до 0.01 нм Tc BaTiO3 120oC KNbO3 434oC PbTiO3 490oC LiNbO3 1210oC Pb(ZrxTi1-x)O3 от 220 (x=0.95) до 490oC (x=0) KNaC4H4O6*4H2O 24oC сегнетова соль Применение сегнетоэлектриков конденсаторы C 0 S d у СЭ ε~104 пироэлектрики (ΔP ΔT) – детекторы теплового излучения Пьезоэлектрики (ΔP σ) – взаимопреобразование механической и электрической энергии звукосниматели, звукогенераторы, устройства зажигания, …