特殊磁性材料
時間:2004-09-21
除了我們常見的軟磁材料和永磁材料以外，還有大量品種的其它磁性材料在我們的生活中應(yīng)用著。它們性能不同、特點各異，在特殊領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。它們種類繁多，不可能一一枚舉，這里只能介紹幾個大家比較熟悉的例子。
1、稀土超磁致伸縮材料:
當外場發(fā)生變化時，磁性材料的長度和體積都要發(fā)生微小的變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。其中長度的變化稱為線性磁致伸縮，體積的變化稱為體積磁致伸縮。體積磁致伸縮比線性磁致伸縮要弱得多，一般提到磁致伸縮均指線性磁致伸縮。
既然磁性材料隨著磁化狀態(tài)的不同會產(chǎn)生伸縮，那么如果把它們用交變磁場磁化，它們便會產(chǎn)生機械振動。這樣，電磁能量就轉(zhuǎn)化成了機械能。這種性質(zhì)已經(jīng)被用來制造各種能量轉(zhuǎn)換器件，例如超聲波發(fā)生器、傳感器等。對于一般常見的磁性材料而言，磁致伸縮系數(shù)較小，只有0－30ppm。但是，近年來發(fā)現(xiàn)某些稀土－鐵做成的材料具有極大的磁致伸縮系數(shù)，達到1000ppm以上，因此被稱為大磁致伸縮材料或超磁致伸縮材料。
利用這種大磁致伸縮的特點，可以制造多種能量變換器件，將電磁能量轉(zhuǎn)化為機械能或者相反。例如：
聲納：一般的聲納發(fā)射頻率都在2kHz以上，但是低于此頻率的低頻聲納有其特殊的優(yōu)越性：頻率越低、衰減越小、聲波就傳得越遠，同時頻率低受到水下無回聲屏蔽的影響就越小，Terfenol-D材料制做的聲納可以滿足大功率、小體積、低頻率的要求。
電-機換能器：主要用于小型受控動作器件—致動器。包括控制精度達納米級，以及伺服泵、燃料注入系統(tǒng)、制動器等。它們用于汽車、飛機、航天器、機器人、精密機床、精密儀器、計算機、光通訊、印刷等。右圖為超聲波治療儀。
傳感器和電子器件：如袖珍測磁儀、探測位移、力、加速度的傳感器以及可調(diào)諧的表面聲波器件等。后者用于雷達、聲納的相位傳感器和計算機的存儲元件。
2、磁性塑料：
顧名思義，磁性塑料是帶有磁性的塑料制品。
普通的塑料沒有鐵磁性。但是利用特殊的方法可以形成鐵磁性的料：一是設(shè)法改變塑料的成分，使得它們具有磁性。這種方法還處于研究之中。二是在普通的塑料中添加磁性粉末，成為復(fù)合的磁性塑料。這種方法制造的磁性塑料已經(jīng)在我們的生活中大量應(yīng)用。
復(fù)合型磁性塑料主要由樹脂及磁粉構(gòu)成，樹脂起粘接作用，磁粉是磁性的來源。用于填充的磁粉主要是鐵氧體磁粉和稀土永磁粉。復(fù)合型磁性塑料按照磁特性又可分為兩大類：一類是磁性粒子的易磁化方向是雜亂無章排列的，稱為各向同性磁性塑料，性能較低，通常由鋇鐵氧體作為磁性材料。另一類是在加工過程中通過外加磁場或機械力，使磁粉的易磁化方向順序排列，稱作各向異性磁性塑料，使用較多的是鍶鐵氧體磁性塑料。
磁性塑料的主要優(yōu)點是：密度小、耐沖擊強度大，可進行切割、切削、鉆孔、焊接、層壓和壓花紋等加工，使用時不會發(fā)生碎裂，它可采用一般塑料通用的加工方法（如注射、模壓、擠出等）進行加工，可加工成尺寸精度高、薄壁、復(fù)雜形狀的制品，可成型帶嵌件制品，實現(xiàn)電磁設(shè)備的小型化、輕量化、精密化和高性能化。
磁性塑料可以用在許多器件。如：
音像器材：磁帶錄音機用耦合器、電唱機用旋轉(zhuǎn)變壓器、電視接收機及計算機顯示器、顯像管、色純會聚調(diào)節(jié)磁環(huán)、磁帶錄像機旋轉(zhuǎn)磁頭用馬達及FG傳感器、CD和VCD機的驅(qū)動馬達、開門電機、耳機磁體及揚聲器磁體；
家用電器：電冰箱、冷藏庫、消毒柜、浴室等的門封磁條，洗衣機排水閥電機、定時器電機、電飯鍋管座，電視機、錄像機、電冰箱、洗衣機、吸塵器等電器的零部件；
計算機及辦公：軟盤驅(qū)動器電機、打字機送紙馬達、冷卻軸流風機、CRT顯示校正裝置；靜電復(fù)印機的顯影磁輥、清洗磁輥、傳真機中的磁輥、激光打印機磁輥；
機械：鐘表中的步進電機；工件固定永磁體、工業(yè)機器人用磁傳感器、磁控開關(guān)、步進電機；
汽車工業(yè)：汽車無觸點分電器磁墊圈、燃料噴射泵用步進電機、防震貼板；
醫(yī)療衛(wèi)生、文化：磁療保健品、磁療床墊、磁療轉(zhuǎn)子、衛(wèi)生肥皂盒；磁性繪圖板、學生教具、廣告、文具、磁性顯示黑板；家具中的門扣、各種磁性玩具等。
3、磁性液體（磁流體）：
通常我們見到的鐵磁性物體都是固體。但是利用人工的方法可以制造出磁性的液體。所謂磁性液體（也叫做磁流體）實際上是把磁性的粉末和某種液體采用特殊方法混合成的。由于它們是鐵磁性的，又是可以流動的液體，因此具有某些特殊的應(yīng)用價值。例如，磁流體可以用在運動機械零件的密封、潤滑以及阻尼等，利用磁流體發(fā)電也是人們研究較多的課題之一。
