现代磁性材料及其应用学习教案

会计学1第一页，共35页。第1页/共34页第二页，共35页。第2页/共34页第三页，共35页。司南司南(snn)（战国时期）（战国时期）司南司南(snn)利用天然磁石琢磨而成利用天然磁石琢磨而成,样子像一样子像一把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周把勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，刻有二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，停下后长柄就指向南方。用手轻拨，停下后长柄就指向南方。第3页/共34页第四页，共35页。第4页/共34页第五页，共35页。第5页/共34页第六页，共35页。第6页/共34页第七页，共35页。第7页/共34页第八页，共35页。地球磁场地球磁场地球就是一块巨大的磁铁地球就是一块巨大的磁铁(cti)(cti)，它的，它的N N极在地理的南极附近，而极在地理的南极附近，而S S极在地理的北极在地理的北极附近极附近. . 第8页/共34页第九页，共35页。磁性磁性(cxng)的的来源来源1、早期观点、早期观点1）安培分子电流）安培分子电流在磁介质中分子、原子存在着一种环形电在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流流分子电流，分子电流使每个物质微分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体粒都成为微小的磁体在没有在没有(mi yu)被磁化时，分子电流杂乱被磁化时，分子电流杂乱无章排列，不显磁性；加入磁场，分子电无章排列，不显磁性；加入磁场，分子电流沿磁场方向规则排列，显磁性流沿磁场方向规则排列，显磁性2）磁荷）磁荷磁介质的最小单元是磁偶极子磁介质的最小单元是磁偶极子介质没有介质没有(mi yu)被磁化，磁偶极子的取被磁化，磁偶极子的取向无规，不显磁性；处于磁场中，向无规，不显磁性；处于磁场中， 产生一产生一个力矩，磁偶极矩转向磁场的方向，各磁个力矩，磁偶极矩转向磁场的方向，各磁偶极子在一定程度上沿着磁场的方向排列偶极子在一定程度上沿着磁场的方向排列，显示磁性，显示磁性第9页/共34页第十页，共35页。2、现代观点：物质的磁性来源于组成、现代观点：物质的磁性来源于组成(z chn)物质中原子的磁性物质中原子的磁性1) 带电的粒子漂移或运动产生磁场带电的粒子漂移或运动产生磁场(cchng)2) 电子的自旋电子的自旋电子的轨道运动：核外电子的运动相当于一个闭合电子的轨道运动：核外电子的运动相当于一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩电流，具有一定的轨道磁矩4) 原子核的磁矩原子核的磁矩材料的磁性主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩。原子核的磁矩很小，只有电子的几千分之一，通常可以(ky)略去不计第10页/共34页第十一页，共35页。第11页/共34页第十二页，共35页。电磁炉电磁炉 电磁炉的内部有一个(y )金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场。这一随时间变化的磁场导致在金属煲内产生一感应电场。金属煲内的电子受电场影响进行运动。由于有电阻，电子运动时会放出大量热能，这些热能便可用作煮食。 金属煲的电阻必须足够大，才能产生足够的热量，所以一般只能选用铁和不不锈钢煲，铜煲就不大可能，更不能用玻璃、陶瓷、塑料等。 特点： 直接发热，热效率高达90% 炉面无明火，无烟无废气(fiq) 电磁火力强劲，安全可靠第12页/共34页第十三页，共35页。 日常使用的电饭锅利用了磁性材料的居里点的特性。在电饭锅的底部中央装了一块磁铁和一块居里点为105的磁性材料。当锅里的水分干了以后，食品的温度将从100度上升。当温度到达(dod)大约105度时，由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性消失，磁铁就对它失去了吸力，这时磁铁和磁性材料之间的弹簧就会把它们分开，同时带动电源开关被断开，停止加热。第13页/共34页第十四页，共35页。 上海磁悬浮列车上海磁悬浮列车 平均时速平均时速(sh s)300(sh s)300公里公里/ /小时，最高时速小时，最高时速(sh s)430(sh s)430公里公里/ /小时小时第14页/共34页第十五页，共35页。传统轮轨技术：传统轮轨技术： 速度速度(sd)低、噪音大低、噪音大磁悬浮技术磁悬浮技术(jsh)： 采用磁力悬浮的方式，使列车悬浮在轨道上采用磁力悬浮的方式，使列车悬浮在轨道上方行驶，具有如下优点：方行驶，具有如下优点： 减少摩擦力，大幅度提高车辆的行驶速度；减少摩擦力，大幅度提高车辆的行驶速度； 不会造成噪音或空气污染，并可提高能源的使用不会造成噪音或空气污染，并可提高能源的使用效率；效率；第15页/共34页第十六页，共35页。 磁悬浮列车(lich)是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，使列车(lich)完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车(lich)。 磁悬浮列车(lich)也有两种相应的形式：一种是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是电动型，也称斥力型、超导型。 磁悬浮列车原理磁悬浮列车原理(yunl)(yunl) 两种磁悬浮列车系统的结构示意图：(a)电磁(dinc)型；(b)电动型 第16页/共34页第十七页，共35页。电磁炮电磁炮 舰载概念舰载概念(ginin)(ginin)电磁炮及其原理图电磁炮及其原理图 原理(yunl)： 传统的火炮都是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速，推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中，给螺线管通电，那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力，将炮弹射出。第一个提出电磁炮这一概念并进行(jnxng)实验的是挪威伯克兰教授，1901年就获得了专利。 l978l978年，澳大利亚科学家在年，澳大利亚科学家在5 5米长的轨道炮米长的轨道炮上上(5.9(5.9千米秒千米秒) )；现在弹丸初速；现在弹丸初速1.51.51.71.7千米秒。千米秒。 第17页/共34页第十八页，共35页。 隐身飞机隐身飞机 F117隐形战斗机 为了躲避敌方雷达的监测，在飞机表面涂一层特殊的磁性材料吸波材料，它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射(fnsh)，因此敌方雷达无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。第18页/共34页第十九页，共35页。第19页/共34页第二十页，共35页。制冷制冷(zhlng)第20页/共34页第二十一页，共35页。TT+TTT-TQQAbsorb heatNSNS第21页/共34页第二十二页，共35页。磁制冷机外型图磁制冷机外型图优点优点:效率高效率高噪音噪音(zoyn)低低体积小体积小环保环保第22页/共34页第二十三页，共35页。 00H用途用途(yngt)：磁传感，磁盘读出头磁传感，磁盘读出头第23页/共34页第二十四页，共35页。IBM硬盘的发展(fzhn)第24页/共34页第二十五页，共35页。第25页/共34页第二十六页，共35页。MTS磁致伸缩磁致伸缩(shn su)位移传感位移传感器：器：高精度、多种规格、长行程、非接触高精度、多种规格、长行程、非接触式测量模块组装、坚固耐用敏感元件式测量模块组装、坚固耐用敏感元件平均无故障时间平均无故障时间(shjin)（MTBF）长）长达达23年真正的绝对位置输出、无需重年真正的绝对位置输出、无需重新标定或定期维新标定或定期维 适用于高温、高压、高振荡适用于高温、高压、高振荡(zhndng)及空间狭小环境及空间狭小环境 安装方便、快捷，不需定期标定和维护安装方便、快捷，不需定期标定和维护冶金工业连铸、冷热轧、冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等控制、模件成型等第26页/共34页第二十七页，共35页。第27页/共34页第二十八页，共35页。零维磁性材料零维磁性材料(c xn ci lio)(c xn ci lio)：磁性液体：磁性液体 1963年，美国国家航空与航天局的SPapell采用(ciyng)油酸为表面活性剂，把它包覆在超细的四氧化三铁微颗粒上(直径约为10nm)，并高度弥散于煤油(基液)中，从而形成一种稳定的胶体体系。在磁场作用下，磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的液体一起运动，好象整个液体具有磁性，因此，取名为磁性液体。 主要特点：主要特点： 1.在磁场作用下，可以被磁化在磁场作用下，可以被磁化(chu)； 2.具有液体的流动性，可以运动具有液体的流动性，可以运动。 3.在静磁场作用下，磁性颗粒将在静磁场作用下，磁性颗粒将沿着外磁场方向形成一定有序排列沿着外磁场方向形成一定有序排列的团链簇，从而使得液体变为各向的团链簇，从而使得液体变为各向异性的介质。异性的介质。第28页/共34页第二十九页，共35页。磁密封、磁液扬声器磁密封、磁液扬声器、磁记录等、磁记录等 还可作为还可作为(zuwi)光光快门、光调节器、激快门、光调节器、激光磁爱滋病毒检测仪光磁爱滋病毒检测仪等仪器仪表材料；抗等仪器仪表材料；抗瘤药物磁性载体、细瘤药物磁性载体、细胞磁分离介质、复印胞磁分离介质、复印机墨粉、磁性墨水等机墨粉、磁性墨水等材料。材料。宇航员头盔的密封是纳米磁性材料的最早重要(zhngyo)应用之一-磁性液体第29页/共34页第三十页，共35页。第30页/共34页第三十一页，共35页。1975年即发现向磁性年即发现向磁性(cxng)细菌细菌-体内有体内有一排磁性一排磁性(cxng)纳米纳米粒子粒子人类大脑中平均含有人类大脑中平均含有20微克（约微克（约500万粒）的万粒）的磁性纳米粒子磁性纳米粒子蜜蜂腹部的磁性纳米颗蜜蜂腹部的磁性纳米颗粒，粒，G G代表磁性颗粒。代表磁性颗粒。 第31页/共34页第三十二页，共35页。NiFe纳米线纳米线Co单晶纳米线单晶纳米线一维磁性纳米丝是近年来发一维磁性纳米丝是近年来发展很快的研究内容，材料可展很快的研究内容，材料可以是单一以是单一(dny)金属，合金金属，合金，化合物，复合物，多层膜，化合物，复合物，多层膜。利用一维纳米丝制备纳米。利用一维纳米丝制备纳米量子存储介质，是高密度，量子存储介质，是高密度，低噪音硬盘介质的发展方向低噪音硬盘介质的发展方向之一。用于细胞分离，纯度之一。用于细胞分离，纯度达达80%，产率达，产率达85%第32页/共34页第三十三页，共35页。第33页/共34页第三十四页，共35页。NoImage内容(nirng)总结会计学。在磁介质中分子、原子存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。平均时速300公里/小时，最高时速430公里/小时。磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是电磁型，也称吸力型、常导型。另一种是电动型，也称斥力型、超导型。宇航员头盔(tu ku)的密封是纳米磁性材料的最早重要应用之一-磁性液体。二维磁性纳米薄膜是几十年来研究得最多的内容之一第三十五页，共35页。