[科普中國(guó)]-超順磁材料

超順磁性是指當(dāng)微粒體積足夠小時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)能對(duì)微粒自發(fā)磁化方向的影響引起的磁性。超順磁性可定義為：當(dāng)一任意場(chǎng)發(fā)生變化后，磁性材料的磁化強(qiáng)度經(jīng)過(guò)時(shí)間t后達(dá)到平衡的現(xiàn)象。1

超順磁效應(yīng)磁性顆粒不可能無(wú)限減小而仍保持原有的磁性。當(dāng)磁性顆粒尺寸小于某一臨界尺寸時(shí)，剩余磁化強(qiáng)度不再固定在由顆粒形狀和磁晶各向異性決定的方向上，熱擾動(dòng)就足以使磁性顆粒的磁矩方向發(fā)生隨機(jī)的反轉(zhuǎn)。自發(fā)磁化對(duì)于一個(gè)大的系統(tǒng)或?qū)τ谝粋€(gè)磁性顆粒的時(shí)間平均都互相抵消了，這種狀態(tài)稱(chēng)為超順磁態(tài)。2

特點(diǎn)處于超順磁狀態(tài)的材料具有兩個(gè)特點(diǎn)：

(1)無(wú)磁滯回線；

(2)矯頑力等于零。

材料的尺寸是該材料是否處于超順磁狀態(tài)的決定因素，因此超順磁性具有強(qiáng)烈的尺寸效應(yīng)。同時(shí)，超順磁性還與時(shí)間和溫度有關(guān)。1

原理超順磁狀態(tài)的起源可歸結(jié)為以下原因：在小尺寸下，當(dāng)各向異性能減小到與熱運(yùn)動(dòng)能相當(dāng)時(shí)，磁化方向就不再固定在一個(gè)易磁化方向上，易磁化方向做無(wú)規(guī)律的變化，結(jié)果導(dǎo)致超順磁性的出現(xiàn)。不同種類(lèi)的納米磁性微粒顯現(xiàn)出順磁性的臨界尺寸不相同。1

種類(lèi)舉例磁流體是一種磁性的膠體溶液。作為密封用的磁流體，其性能要求是：穩(wěn)定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；飽和磁化強(qiáng)度高；起始磁導(dǎo)率大；黏度和飽和蒸汽壓低，j其他如凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容和表面張力等也有一定的要求。

磁流體屬于超順磁材料。在外加磁場(chǎng)作用下，磁流體中的磁性微粒立刻被磁化，定向排列，顯示出磁性。由于磁流體表面的磁性張力與界面張力的能量平衡，使得磁流體表面層上形成一個(gè)個(gè)挺立的磁錐。如去掉外加磁場(chǎng)，磁性立即消失。磁流體磁性微粒定向排列的程度取決于磁流體的磁化強(qiáng)度M。磁化強(qiáng)度(M)隨外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加，直至達(dá)到磁流體的飽和磁化強(qiáng)度。磁流體的飽和磁化強(qiáng)度是磁流體的性質(zhì)，受磁性微粒材料飽和磁化強(qiáng)度、磁性微粒濃度和磁流體溫度的影響。磁性微粒材料飽和磁化強(qiáng)度高、磁性微粒濃度大，磁流體將具有高的飽和磁化強(qiáng)度（肘；）。磁流體的飽和磁化強(qiáng)度受溫度的影響較大，一般當(dāng)溫度超過(guò)100℃時(shí)，磁性微粒易凝聚，M因而大大下降。

磁性流體的黏度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加，典型情況下，飽和磁化強(qiáng)度下磁流體的黏度肛。是未磁化磁流體黏度的3倍。因此在轉(zhuǎn)軸速度較高的情況下，磁流體的黏性摩擦將產(chǎn)生較多的熱量，磁流體密封的冷卻將變得十分必要。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黎明 - 副教授 - 西南大學(xué)