铁磁是物理学中描述铁、钴、镍等材料特殊磁性的术语,指材料在外磁场中磁矩定向排列并产生显著磁化强度的现象。铁磁材料内部存在自发磁化的磁畴结构,未磁化时各磁畴方向杂乱,宏观无磁性;外磁场作用下磁畴趋于一致排列,部分材料撤去磁场后仍保留剩磁。铁磁流体由表面包裹活性剂的纳米级铁磁微粒(如磁铁矿)构成,磁场下呈现超顺磁性,移除磁场后磁性消失,常用于扬声器、磁悬浮等领域;磁流变流体则含微米级颗粒,磁场下可凝固 [2]。
铁磁性的微观机制源于量子力学交换作用使原子磁矩平行排列,形成磁畴。居里温度(如铁为770℃)是铁磁性消失的临界点 [2]。20世纪磁畴理论的提出解释了材料的宏观磁化行为,磁滞回线等参数成为分析磁化特性的核心依据。软磁材料(如硅钢)因低矫顽力适用于变压器,硬磁材料(如钕磁铁)因高剩磁用于永磁体,拓展了电机、数据存储等技术应用。
- 中文名
- 铁磁
- 外文名
- Ferromagnetic
现象描述
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铁磁流体由显微镜可见的铁磁纳米微粒组成,通常源自磁铁矿、赤铁矿或者其它包含铁的混合物。这些纳米微粒的典型大小为10纳米;在这个足够小的尺度上,热搅动可以使它们在载流体当中被均一地分散开,从而使它们对流体的整体磁性反应起作用。这一作用方式类似于顺磁性水盐溶液(如硫酸铜或氯化锰水溶液)当中的离子作用使得溶液具有顺磁性。铁磁流体(拉丁文 ferrum,意指“铁”)是一种在磁场存在时强烈极化的液体。铁磁流体由悬浮于载流体当中纳米数量级的铁磁微粒组成;其载流体通常为有机溶液或水。铁磁微粒由表面活性剂包裹以防止其因范德华力和磁力作用而发生凝聚。尽管被称为铁磁流体,但它们本身并不表现铁磁性。这是因为在外部磁场不存在的情况下,铁磁流体无法保持磁性。事实上,铁磁流体表现顺磁性,并且由于它们的高磁化率,通常被认为具有“超顺磁性”。产生铁磁流体在实际当中很难,一般要求高温及电磁浮置等条件。
产生机理
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铁、钢、镍、钴等铁磁材料,没有受外磁场的作用时,其分子电流所产生的合成磁矩在宏观上等于零,因而不呈现磁性。当铁磁材料被引入外磁场时,在外磁场的作用下,内部分子磁矩排列整齐的过程称为磁化。某些铁磁物质一经磁化。即使去除外磁场后,仍有很大的剩余磁感应强度,因此被广泛地应用于仪表与微电机等设备中用以产生磁场。
发生实例
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