【正文】 何以如此？仍然沒有答案。有力就會有力矩，因磁所起的力矩稱為「磁矩」（magnetic moment）。最近七十多年來，靠著很多受過嚴密科學練習的物理家、化學家及數(shù)學家不斷的努力，終能逐漸解開它神秘的面紗，一窺其全貌。但在物理、化學及醫(yī)學上，其他類型的磁性也有很大的功用。因此磁性材料本身為具有多元化角色的材料?？梢哉f，磁性材料已與現(xiàn)代人的生活息息相關。它們廣泛地應用於電子、電機、資訊、機械及交通等產(chǎn)業(yè)上。由於它是多樣化的技術，其提升也能帶動其他相關技術的進步。五其他用途如磁遮蔽器、磁放大器、切換磁心及高級電磁鐵等。軟磁性材料廣泛應用於下列各方面：一通訊方面——電感器、濾波器、天線棒等。因鐵氧體軟磁材料系氧化物，電阻大，適用於高頻（100MHz以下的場合。其磁性受鎳含量、軋延及退火方式等的影響甚大。其應用上的要求是導磁率及Bs值愈高愈佳，Hc值愈低愈佳（因此BH值——代表磁損，愈小）。永磁材料如前所述是一貯能裝置，只要設計得當，它便能作功，上述之「紀錄」即為一例。國內(nèi)目前在這方面的研究與開發(fā)工作已與國際同步，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)制也展開，為很有潛力的高科技產(chǎn)業(yè)。由於價廉、制取輕易，應用很廣，目前臺灣月需2,000余噸，約3／4自制。均勻長度約1200197。材料科學家藉合金設計的法則，控制其相變化，使產(chǎn)生離相分解反應（spinodal deposition）；并在磁場內(nèi)冷卻，令分解所得之相沿磁場方向生長而得異方性很高的優(yōu)秀磁鐵，Hc達600～2000Oe，（BH）m為3～12MGOe間，可藉合金組成分及熱處理而調(diào)整磁性材料的特性。淬火鋼Hc只有50～70Oe，（BH）～。永久磁性材料講究Hc、Br及（BH）m愈大愈好，尤其（BH）m，它代表該磁鐵磁化后所貯存在內(nèi)部的能量，（BH）m值愈大代表它愈能對外作功，就像永不枯竭的電池一樣，若Hc夠大（數(shù)千Oe以上），居里溫度夠高，它便不易被消（退）磁。永久磁性材料及其應用磁性材料的優(yōu)劣常以磁滯曲線（hysteresisloop，見圖二），所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)表示之。）。若大小相等則完全抵消，呈現(xiàn)「反強磁性」（antiferromagnetism）。在同一磁區(qū)內(nèi)磁化方向是一致的，不同磁區(qū)間的磁化方向不同且呈混亂化，故互相抵消，平常感覺不到它有磁性，只有在磁場內(nèi)加以磁化，打破磁區(qū)之混亂狀態(tài)，才能感受到它的強磁性。溫度高到居里點（編注：鐵磁性物質(zhì)由強磁性變?yōu)轫槾判詴r的溫度，稱為居里點）以上時，熱能破壞了分子場的排列作用，使磁性「分子」混亂，即為順磁性。目前，我們已知電子自旋或公轉，就造成此種最小單位（比如電流繞線圈活動造成磁場）。一物體所含磁矩之量稱為「磁化量」。由實驗得知，兩磁極間有相吸或相斥之力，稱為磁力。在此，只擬介紹產(chǎn)業(yè)應用價值較大的強磁性及亞強磁性材料（永久及暫時磁性材料；半永久性者種類及應用較少，限於篇幅不談）。有的在磁場內(nèi)會抵消一小部分磁場強度，呈現(xiàn)「反磁性」（diamagnetism），如銅；有的在磁場內(nèi)有微小的正感應，呈現(xiàn)「順磁性」（paramagnetism），如空氣；有的在磁場內(nèi)會感應產(chǎn)生很強的磁性量——稱為磁化量（magnetization），呈現(xiàn)鐵磁性（ferromagnetism，又稱強磁性）或者亞鐵磁性（ferrimagnetism，又稱亞強磁性）等種類繁多。但具有磁性之材料又涵蓋金屬材料、陶瓷材料，甚至於高分子材料。磁性材料（magnetic materials）系你我周遭俯拾即是的材料。參考資料, Introduction to Magnetic Materials, AddisonWesley Pub. Co., 1972.2.《磁性材料》產(chǎn)業(yè)技術研究院產(chǎn)業(yè)材料研究所技術資料 1987年金重勛任教於清華大學材料科學工程系回答者：babi20boy 見習魔法師 三級 32 19:25【摘要】磁性材料指具有強的磁性及工程應用價值的材料。因此，磁性材料是一種「吸力很強」的材料，它在「兼容并蓄」中快速茁壯成長。三消費性產(chǎn)品方面——電視機偏向軛及馳返變壓器、阻流線圈等。1958年，杜威齊（Duwez）發(fā)明非晶質(zhì)合金（amorphous alloy）裝置以來，非晶合金〔又稱為金屬玻璃（metallic glass）〕的磁性及機械性便非常受重視，并於1970～1980年間形成很大的一股研究高潮。這些軟性合金因系導體，大多只適合於低頻應用的場合。例如純鐵本身即為甚佳之軟磁材料，自十九世紀末即開始使用，目前的用量仍然很大。暫時磁性材料及其應用暫時磁性材料系在受到磁化（例如繞在其外面的線圈通上電流時）后呈現(xiàn)很強的磁性，磁化場移除后，馬上消磁的材料。其他的永磁材料還有很多，例如CuNiCo合金、MnAlC合金及PtCo合金等，還有不下十余種，限於篇幅無法逐一介紹。近二十年來，稀土永久磁鐵有長足進步。1932～1938年間，在日、荷兩地開始發(fā)展的磁性氧化物——鐵氧體（ferrites），為本日永久磁性材料主流之一。1970年代發(fā)明之FeCrCo永磁合金即采用Alnico之原理設計出來，其磁性亦與Alnico合金相當，筆者曾作過多年研究，圖三即顯示利用磁場熱處理，使Fe28Cr12CoTi合金的離相分解沿磁場方向排列的情況。1931年日人三島發(fā)明FeNiAl三元合金磁鐵，Hc高達500Oe（BH），打開近代永磁材料發(fā)展的大門。十九世紀末至二十世紀初，可用的永久磁鐵只有淬火碳鋼。Bs點代表飽和磁感應（saturation induction）單位以千高斯（kG）表示；Br點為殘留磁感應；Hc點稱為保磁力或矯頑磁力〔coercive force，單位為Oe或kOe，1Oe相當於（1000／4π）A／m〕。前者呈現(xiàn)暫時磁性，后者呈現(xiàn)永久磁性。磁性材料的磁現(xiàn)象由磁區(qū)之消長來決定。1948年，魏斯的門生尼爾（N233。魏斯又提出另一個大膽假設，那就是物系為降低自由能以達安定化，會進步亂度。除反磁性物質(zhì)以外，所有其他物質(zhì)在磁場內(nèi)都有或多或少的磁矩，可以定量地量測出來，很顯然地它們都含有磁性的原子（分子）。但何以如此？仍然沒有答案。有力就會有力矩，因磁所起的力矩稱為「磁矩」（magnetic moment）。最近七十多年來，靠著很多受過嚴密科學練習的物理家、化學家及數(shù)學家不斷的努力，終能逐漸解開它神秘的面紗，一窺其全貌。但在物理、化學及醫(yī)學上，其他類型的磁性也有很大的功用。因此磁性材料本身為具有多元化角色的材料。可以說，磁性材料已與現(xiàn)代人的生活息息相關。它們廣泛地應用於電子、電機、資訊、機械及交通等產(chǎn)業(yè)上。大抵可分為：「永久磁性材料」、「暫時磁性材料」及「半永久磁性材料」三大類。較醒目的，如白板上的磁鐵、磁性跳棋下面的磁石、指南針、錄音帶、磁頭、軟式磁碟片等等；另外有更大量包裝在某些裝置裏面的磁性材料，如馬達、電視機、變壓器、汽車等等內(nèi)部，不一而足。它的形態(tài)還包括塊料（b1uk）、粉體（particulate）及薄膜（thin film）等。在產(chǎn)業(yè)上，只有具強磁性或亞強磁性的材料才能加以利用。磁性的由來直到二十世紀以前，人們（包括科學家）對物質(zhì)磁性的了解，不會比我們的老祖宗在數(shù)百、甚至於數(shù)千年前的了解好到那裏往。因此由力的丈量，可以得知「磁」的大小。單位磁場所能引起的磁化量稱為「磁化率」（magneticsusceptibility），由磁化率對溫度的定量關系，吾人便可定義反磁性、順磁性及強磁性等的不同。換句話說，磁矩就是電子運動（公轉、自轉），未被抵消的凈量，亦即為磁陀（magnetic spin）之凈值。然則，何以大部分鐵、鈷、鎳等強磁性元素不會吸引別的鐵、鈷、鎳呢？既然它們內(nèi)部已磁化到飽和，應可作為很強的永久磁鐵才是啊。后人的實驗（1931年）印證此一「預言」（見圖一），使魏斯名垂千古，其大膽假設、小心求證的治學態(tài)度更是為人津津樂道的原則。若大小不等，則呈現(xiàn)「亞強磁性」；至此，物質(zhì)之「磁」現(xiàn)象原理已大致揭曉，尼爾因而在1970年榮獲諾貝爾物理獎。磁性材料的磁區(qū)壁假如能隨外加磁場的變動而隨時移動，該材料即是很輕易被磁化到飽和，也很輕易消磁；反之，假如想法阻礙磁區(qū)壁的運動，則被磁化到飽和后該材料便不易被消磁。圖上OBs表磁化曲線，其上於原點的切線斜率稱為初導磁率（initial permeability，μo），割線斜率代表特定的B／H（磁感應／磁場強度）比值，最大者即為最大導磁率（μm）。工程上Hc＞200Oe者，便可稱為永久磁鐵。1916年，科學家在碳鋼內(nèi)添加Cr、W、Co，使Hc增至145～250Oe，（BH）m近於1MGOe，在當時是很大的突破。時至本日，雖大量更新式或價廉之永磁已逐漸取而代之，但它極為穩(wěn)定的磁性（可應用至500℃之高溫，使它在某些特定的應用（如微波通訊）上，仍然不易遭淘汰。磁區(qū)壁在其內(nèi)之運動極其困難，故Hc值很高，成為永久磁鐵。1969年，材料科學家研制成功稀土鈷化物的永久磁鐵，為永久磁鐵開辟了另一片新天地。圖四為筆者所研究的NdFeB合金之高解像電子顯微鏡照片，顯示兩顆Nd2Fe14B晶粒間的粒界有一層體心立方（bcc）相的構造，晶粒內(nèi)之平行線紋為c平面之格子像。其他的應用場合包括：喇叭、馬達、發(fā)電機、計器、吸著裝置、磁選機等不勝枚舉。以發(fā)展的歷程來說，暫時磁性材料（即軟磁材料）比永磁材料更早，而且成果較豐富。矽鋼片首創(chuàng)於1900年前后，至1930年制成方向性矽鋼片以來，它已成為電機用軟磁合金的主流。若是超高頻，如100MHz～500GHz（微波范圍）則需柘榴石系鐵氧磁體——Y3Fe5O12及其衍生物。二電力方面——變壓器、馬達、發(fā)電機、阻流器等。磁性材料是一多樣化的材料涵蓋金屬及非金屬（陶瓷），薄膜、粉粒及塊料；其應用范圍廣及機械、電機、電子、資訊、交通、家用用具；其研究的基礎又有賴於固態(tài)物理、材料科學及材料工程。我們鄰國日本對磁性材料的重視、提倡與投資，堪為我們的借鏡。本文簡介磁性的由來、各類磁性材料的特性與功用。在材料科學的領域內(nèi)，它回類在「電子材料」裏面（與導電材料、盡緣體、半導體等并列）。以物理學的觀點來說，任何材料都是磁性材料，也就是說，每一種材料都有一定的磁現(xiàn)象。最有趣的例子是，醫(yī)學上利用人體器官分子的磁共振，可以迅速作完全身健康檢查，由器官分子的「磁性」，可以檢測病變之有無，所使用的設備叫做MRI（magnetic resonance imaging）。讓我們循著先哲的路線來了解磁性的起源。早期科學家（例如法拉第、居里等人）嘗試在磁場內(nèi)丈量物質(zhì)所含磁矩之大小及其隨溫度變化的關系，從而發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)的不同反應。首先，磁矩是什麼呢？若將磁鐵一再分割，每一新得之顆粒皆為一新的磁鐵，具有南、北（N、S）極，分割到最小而仍會保有N、S兩極的即為磁矩。那麼強磁性是怎麼來的呢？何以同樣含有磁性原子而有的是強磁性，有的卻沒