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纳米磁性材料的发展史
- 2019-07-24 -

  纳米磁性材料的发展史
  
  磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料,磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长,早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),据传说,那是黄帝大战蚩尤于涿鹿,迷雾漫天,伸手不见五指,黄帝利用磁石指南的特性,制备了能指示方向的原始型的指南器,遂大获全胜。古代取其名为慈石,所谓“慈石吸铁,母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。
  
  人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
  
  1831年,英国科学家法拉第(Faraday)发现了电磁感应定律,并提出磁场的概念,为统一电磁理论打下了基础。1834年,俄国物理学家楞茨(Lenz),建立了感应电流方向和磁场变化关系的楞次定律。英国物理学家麦克斯韦(Maxwell)将电和磁现象联系起来,系统地提出了关于电磁场的麦克斯韦方程组,并预言了电磁波的存在。1888年德国物理学家赫兹(Hertz)证实了麦克斯韦的电磁场理论。
  
  十九世纪末随着铁磁性和抗磁性的发现,法国物理学家居里(Curie)深入考察了抗磁性和顺磁性与温度的关系,建立了顺磁磁化率与温度成反比的实验规律———居里定律。居里的研究成果推动了固体磁性理论的蓬勃发展。1905年朗之万(Langevin)将经典统计力学应用到一定大小的原子磁矩系统,推导出了居里定律。1907年,法国的物理学家外斯(Weiss)提出了铁磁体内部存在分子场和磁畴的假设,在理论上定性地解释了铁磁体的磁性。二十世纪20年代后,随着量子力学的发展,人们对物质磁性的认识进入了崭新的阶段。人们认识到磁性的本质是一种量子力学效应。运用量子力学,海森堡(Heisenberg)对氦原子,海脱勒和伦敦(Heitler and London)对氢分子进行了研究,他们发现了原子和分子中电子之间的静电相互作用所产生的交换效应。海森堡提出了关于绝缘磁性物质的局域自旋模型———海森堡模型,布洛赫(Bloch)和斯通纳(Stoner)提出了关于铁磁金属或合金的巡游电子模型。赫伯德(Hubbard)考虑电子间的关联效应,提出了Hubbard模型。朗道(Landau)和尼尔(Neel)预言了反铁磁现象,尼尔提出了关于亚铁磁体的理论。
  
  因此从20世纪后期延续至今,磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期,并融入到信息行业,成为信息时代重要的基础性材料之一。随着信息化发展的总趋势是向小、薄以及多功能方向发展,因而要求磁性材料向高性能、新方向发展。于是纳米磁性材料的研究和发展开始了进入到繁盛时期。在软磁材料的研究到中,要求尺寸竟可能的小已到达纳米量级,九十年代后,纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧化体得新的竞争对手,在性能上远优于铁氧体。