第三章-納米材料的基本性能(編輯修改稿)
2024-09-12 00:14 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點(diǎn)材料。 納米尺度的磁現(xiàn)象 納米材料的基本磁特性 納米多層中的巨磁電阻效應(yīng) 納米磁性材料 納米材料的磁特性 超順磁性 高矯頑力 低居里溫度 高磁化率 超順磁性 納米微粒的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等使得它具有常規(guī)粗晶粒材料所不具備的磁特性． 超順磁性 : 納米微粒尺寸小到一定臨界值時(shí)進(jìn)入超順磁狀態(tài)，例如 a－ Fe， Fe3O4和等粒徑分別為 5nm， 16nm時(shí)變成順磁體．這時(shí)磁化率 c不再服從居里一外斯定律 c=C／ (TTc) 例如粒徑為 85nm的納米 Ni微粒， c服從居里一外斯定律，而粒徑小于 15nm的 Ni微粒，矯頑力 Hc→0 ，這說(shuō)明它們進(jìn)入了超順磁狀態(tài)。 在小尺寸下，當(dāng)各向異性能減少到與熱運(yùn)動(dòng)能可相比擬時(shí)，磁化方向就不再固定在一個(gè)易磁化方向，易磁化方向作無(wú)規(guī)律的變化，結(jié)果導(dǎo)致順磁性的出現(xiàn)，不同種類的納米磁性微粒顯現(xiàn)超順磁性的臨界尺寸是不同的。 超順磁狀態(tài)的起源 高矯頑力 矯頑力納米微粒尺寸高于超順磁臨界尺寸時(shí)通常呈現(xiàn)高的橋頑力Ｈ C． 例如，用惰性氣體蒸發(fā)冷凝方法制備的 Fe納米微粒。隨著顆粒變小飽和磁化強(qiáng)度Ｍ ｓ 有所下降，但矯頑力卻顯著地增加，在５ .5K時(shí)達(dá) 105A/m。室溫下， Fe的矯頑力仍保持８ 104A/m, 而常規(guī)的 Fe塊的矯頑力為80A/m。 高矯頑力的起源 有兩種解釋：一致轉(zhuǎn)動(dòng)模式和球鏈反轉(zhuǎn)磁化模式． ? 一致轉(zhuǎn)動(dòng)磁化模式基本內(nèi)容是：當(dāng)粒子尺寸小到某一尺寸時(shí)，每個(gè)粒子就是一個(gè)單磁疇，例如對(duì)于 Fe和 Fe3O4單磁疇的臨界尺寸分別為 12nm和 40nm。每個(gè)單磁疇的納米微粒實(shí)際上成為一個(gè)永久磁鐵，要使這個(gè)磁鐵去掉磁性，必須使每個(gè)粒子整體的磁矩反轉(zhuǎn)，這需要很大的反向磁場(chǎng)，即具有較高的矯頑力．許多實(shí)驗(yàn)表明，納米微粒的 Hc測(cè)量值與一致轉(zhuǎn)動(dòng)的理論值不相符合． ?也有人認(rèn)為，納米顆粒的高矯頑力來(lái)源應(yīng)用球鏈球鏈反轉(zhuǎn)磁化模式來(lái)解釋，即由于靜磁作用球形納米 Ni微粒形成鏈狀，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值可比擬，略大于實(shí)驗(yàn)值，修正后，可定性解析高嬌頑力。 低居里溫度 居里溫度是物質(zhì)磁性的重要參數(shù)，通常與交換積分 Jc成正比，并與原子構(gòu)型和間距有關(guān)。對(duì)于薄膜，理論與實(shí)驗(yàn)研究表明，隨著鐵磁薄膜厚度的減小，居里溫度下降。對(duì)于納米微粒，由于小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)而導(dǎo)致納米粒子的本征和 內(nèi)稟的磁性變化，因此具有較低的居里溫度。 例如 85nm粒徑的 Ni 微粒，由于磁化率在居里溫度呈現(xiàn)明顯的峰值，因此通過(guò)測(cè)量低磁場(chǎng)下磁化率與溫度關(guān)系可得到居里溫度略低于常規(guī)塊體 Ni的居里溫度。 超順磁性顆粒的居里溫度，隨粒徑的下降有所下降。 高磁化率 納米微粒的磁性與它所含的總電子數(shù)的奇偶性密切相關(guān)，每個(gè)微粒的電子可以看成一個(gè)體系，電子數(shù)的宇稱可為奇或偶。一價(jià)金
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