Магнитные и диэлектрические материалы Некоторые основные понятия магнетизма магнитная индукция B в материале, помещенном в магнитное поле с напряженностью H: M об – объемный магнитный момент материала магнитная проницаемость материала магнитная восприимчивость материала

Диамагнетик : χ0 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 T c – температура Кюри T N – температура Нееля Закон Кюри – Вейсса (для ПМ): T c ферромагнетиков – простых в-в Fe 1043 K Co 1388 K Ni 627 K Gd 293 K Dy 105 K

Основные магнитные параметры ФМ материала M s – намагниченность насыщения M r – остаточная намагниченность H c – коэрцитивная сила прямоугольность петли гистерезиса Магнитная энергия – площадь петли Магнетосопротивление MR= [R(0)-R(H)]/R(0)

Химический состав магнитных материалов - металлы и сплавы Fe, Fe-C, Ni, Co, некоторые РЗЭ, SmCo 5, Nd 2 Fe 14 B -оксиды (сложные оксиды) металлов (ферриты) суперобменное взаимодействие => атомы металла в одной подрешетке – АФМ ( -Fe 2 O 3, NiO, CoO, FeO, MnO) атомы металла в разных подрешетках – ферримагнетики шпинели AFe 2 O 4 (A = Mg, Mn, Ni, Co, Zn, Cu, Fe), -Fe 2 O 3 гранаты A 3 Fe 5 O 12 (A=РЗЭ с r>0.114 нм) ортоферриты AFeO 3 (A = РЗЭ) гексагональные ферриты М-гексаферрит AFe 12 O 19 (A = Ba, Sr, Pb) -халькошпинели – магнитные полупроводники

Магнитные жидкости 2FeCl 3 + FeCl 2 + 8NH 3 + 4H 2 O => Fe 3 O 4 + 8NH 4 Cl + олеиновая кислота – лиофилизация, предотвращение агломерации наночастиц гипертермия (раковых клеток), доставка лекарств требования к материалу: нетоксичность, величина T c Магнитные нанокомпозиты: немагнитная матрица / магнитное включение с упорядоченным распределением включений – высокоплотная магнитная запись магнитная матрица / немагнитное включение – повышение H c

Сегнетоэлектрики P s – поляризация насыщения P r – остаточная поляризация E c – коэрцитивное поле Структура перовскита BaTiO 3 : Ti-O нм возм. смещение Ti до 0.01 нм T c BaTiO o C KNbO o C PbTiO o C LiNbO o C Pb(Zr x Ti 1-x )O 3 от 220 (x=0.95) до 490 o C (x=0) KNaC 4 H 4 O 6 *4H 2 O 24 o C сегнетова соль

Применение сегнетоэлектриков конденсаторы у СЭ ε~10 4 пироэлектрики (ΔP ΔT) – детекторы теплового излучения Пьезоэлектрики (ΔP σ) – взаимопреобразование механической и электрической энергии звукосниматели, звукогенераторы, устройства зажигания, …