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磁性材料的研究和发展趋势

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李秀兰

[导读] 摘要：磁性材料是磁元件的重要组成部分，在我国的社会产业结构中已经逐渐成为一种不可或缺的重要生产资料，在通信、电力、军工、生物、医疗等领域都有着重要应用。

        绵阳市维奇电子技术有限公司四川省绵阳市 621000
        摘要：磁性材料是磁元件的重要组成部分，在我国的社会产业结构中已经逐渐成为一种不可或缺的重要生产资料，在通信、电力、军工、生物、医疗等领域都有着重要应用。本文主要阐述了磁性材料中永磁材料和软磁材料的性质，并对磁性材料的发展趋势作出合理预测。
        关键词：磁性材料；性能分析；趋势预测
        在信息技术高速发展的今天，磁性材料已经成为高科技领域重点研究的对象，促使磁性材料朝向轻薄、小巧化方向发展并且具备更高的使用性能。在科学技术的支持下，科研人员也要将磁性材料不断与其他材料进行相互作用，探索出新型的磁性材料，进一步扩大其应用领域，这也是磁性材料在今后的发展趋势之一。
        一、磁性材料的研究分析
        目前市场中的磁性材料大体可以分为永磁材料和软磁材料两大类，下面针对这两种磁性材料做出具体分析。
        （一）永磁材料的研究
        永磁材料所涵盖的范围十分广泛，包括稀土、金属、铁氧体等永磁材料。它们都具有十分明显的磁性特点：磁能积大、矫顽力高、磁通密度大以及更强的稳定性。永磁材料的应用范围也相当广泛，大到悬浮列车小到手表、照相机，都是永磁材料发挥作用的重要舞台，并且永磁材料也随着经济发展的步伐，在社会中的应用范围越来越广泛，我国高新技术产业经济的可持续发展也离不开永磁材料的支持。例如，在人工智能大放异彩的时代，微型机器人、计算机的研发都离不开稀土永磁材料。也可以这样讲，正是因为这种材料的充分利用，才促进了我国高新技术产业不断向前发展，同时，永磁材料也在相应技术的作用下不断完善使用性能，与科学技术相辅相成。现阶段常用的永磁材料使用性能如下所示[1]：
                                                                    永磁材料常见性能示意表

        （二）软磁材料的研究
        软磁材料虽然容易退磁又容易被外界磁场磁化，但具有矫顽率低，磁导率高、耗损率低以及稳定性高等特点。目前在市场中广泛应用的软磁材料主要有铁氧体系、Fe-Si系以及非晶材料系等，最具代表性的材料是铁氧体、纳米合晶以及坡莫合金等。软磁材料广泛应用于仪器仪表、自动化设备以及通信和电力设备，现如今市场中常见的软磁材料性能如下所示[2]：
                                                                       软磁材料常见性能示意表

        二、磁性材料的发展趋势分析
        （一）永磁材料的发展趋势分析
        现阶段科学界对永磁材料的研究主要分为以下两个方面：一方面是对稀土永磁材料的探索，另一方面是对纳米复相永磁材料的研究。
        1、探索稀土永磁材料
        例如ThMn12、Sm2Fe17Nx等，其中Sm-Fe-N系与Nd-Fe-B系材料的磁饱和强度理论值相近，但是这两种材料的居里温度却相差160K[3]。这些稀土永磁材料自登上历史舞台以来，就受到了科学家的一致青睐，科研人员通过不断调整它们的组成成分，力争寻求更加完善的制备方法，充分发掘出这些稀土永磁材料的最大性能，将稀土永磁材料打造成为新型的、具有更大应用空间的磁性材料。
        2、探索纳米复相永磁材料
        在大多数情况下，永磁材料的饱和磁化强度要低于软磁材料，但是磁晶异性又明显高于软磁材料。如果可以通过有效手段将永磁相与软磁相进行复核，那么颗粒间将会产生强烈的交换耦合作用，从而导致剩磁增强，这是一种获得高磁能积的新途径[2]。通过纳米技术将两种材料进行复相，可获得一种同时具备两种材料优点的新材料，不仅可以极大的降低稀土成本，也可以有效提高磁能积，这也是今后对永磁材料探索的方向之一。
        （二）软磁材料的发展趋势分析
        信息技术的迅猛发展加快了电子产品的更新换代速度，促使电子产品不断朝向更加集成化方向发展，同时具备体积小、重量轻、高性能等优势，这也就加快了科研人员对软磁材料的探索与研究。现阶段对软磁材料的研究趋势大体可以分为两个方向：探索更高性能的软磁铁氧体材料与探索新型的软磁材料。
        1、探索更高性能的软磁铁氧体材料
        对软磁铁氧体材料的探索主要是希望可以开发出材料本身所具有的更高性能，并不断拓宽软磁材料的应用领域，消除电磁干扰以及降低电磁污染。对于软磁铁氧体材料的探索方向，应最大程度的提高软磁材料的磁导率，降低磁损耗以及提高磁性材料之间的抗干扰力。在日本拥有目前世界上最先进的铁氧体软磁材料的生产公司，现如今可以大批量生产频率为数百kHZ-MkHZ的软磁材料，促进了电子设备电源开关的小型化发展，同时也对计算机设备、大屏幕设备的变压器材料进行了优化，在提高磁感应强度的基础上降低了磁损耗。
        2、探索新型软磁材料
        随着社会环境的不断变化，市场中对软磁材料的需求愈加广泛并且要求其具备更高的使用性能，这也就要求科研工作者必须不断钻研，探索出具有更高稳定性和导磁性的新型材料，例如对非晶合金、纳米晶、超微晶软磁材料的研究。纳米晶合金软磁材料曾是磁性材料发展的里程碑，是集各种软磁材料优势的综合体。虽然在现阶段，市场中已经有了大量新型软磁材料的应用，但是其使用性能和导磁性还有待进一步提升，这是一个十分有价值的科研领域，在未来很长的一段时期内，都将是科研人员对磁性材料研究的方向之一。
        三、磁性材料的展望
        磁性材料在我国的社会经济发展中占有重要地位，现如今也有着越来越广泛的应用，对推动技术革新起到如虎添翼的作用，因此对磁性材料的研究也已经充分引起了各国科学家的关注，对磁性材料的研究应主要集中在以下几个方面：首先，不断扩大磁性材料的应用领域，做好推荐材料的基础性研究；对现有的磁性材料进行改善，提高磁性材料的稳定性和磁性能，并采取有效措施降低生产成本，降低磁损耗；最后，要落实磁性材料的研究和应用，并探索更加新型的磁性材料。
        综上所述，近年来随着科学技术的飞速发展，磁性材料在市场中的应用领域越来越广泛，逐渐发展成为我国企业不可或缺的生产资料，这也对科研工作者提出了更高要求，为了适应时代的发展趋势，对磁性材料的研究与探索绝不能止步不前，一定要加强对磁性材料的基础研究，为研究磁性材料的最优化性能奠定扎实基础；同时科研人员也要坚持对新型的磁性材料的探索，不断提高磁性材料的磁性能并且降低生产成本，创造出更大的经济价值。
        参考文献：
        [1]毕见强,孙康宁,尹衍升. 磁性材料的研究和发展趋势[J]. 山东大学学报(工学版),2003(03):225-228.
        [2]殷勤红. Fe_3O_4基功能化材料磁固相萃取重金属和氮杂环类药物的研究及应用[D].昆明理工大学,2017.
        [3]张亚平. 磁性负载型离子液体聚合物催化剂制备及其性能研究[D].北京理工大学,2015.