第一篇：絕磁材料

絕磁材料

有什么材料可以隔絕磁性呢。

將一塊磁鐵用金屬盒子罩起來，即磁屏蔽。

磁屏蔽

磁屏蔽理論和實踐

引言

在低頻（DC到100KHz）磁屏蔽中，設計低成本屏蔽體的最關鍵因素是對磁屏蔽的透徹理解。其目的是要達到減少所規定的磁場，這樣使其對所屏蔽的器件或系統不形成威脅。一旦這一目標被確定，就應考慮會影響到屏蔽體的低成本設計的一些基本設計因素。這些包括：

材料的選擇、主要設計參數和加工工藝。材料的選擇

對于屏蔽體來說，所選擇的材料的類型對其性能和成本影響極大。在設計屏蔽體時有一點是重要的，就是要深入了解普通使用的不同屏蔽

合金的特性。對這些不同性能的理解就可使你選擇合適的材料，去滿足目標要求。

磁屏蔽材料要根據各自的特性進行選擇，特別是磁導率和磁飽和性能。由于在變更低頻磁場方向的效能，所以高磁導率材料（比如含80

％的鎳合金Mumetal,這是一種高磁導率鐵鎳合金）是經常使用的屏蔽材料。這些合金可滿足MIL－N－14411C部分1和ASTM A

753－97樣式4的要求。其可得到的相對較薄的厚度為0.002到0.125英寸，并極易被有經驗的屏蔽加工者加工出來。

在需要于極小空間內降低磁場時，典型上使用這些合金。在需要提供比要求更高屏蔽時，或是磁場強度（在較高場強時更為典型）需要具

有更高飽和值材料時，這些材料常被選中。

在屏蔽目標僅需要稍微減少場強時（減少1～1／4），或是當場強足以使高磁導率屏蔽體飽和時，超低碳鋼（ULCS）可能是最佳的

選擇。這些較低成本材料的碳含量典型小于0.01％；與其它鋼相比，其有較高的磁導率和極優的飽和性能。這些材料具有較小的柔韌性，并比

硅鋼較容易制造，這就允許在大面積屏蔽項目中容易安裝和以同樣的方式加工出小型組件。ULCS可與高磁導率材料一起使用，以為需要高

飽和保護和高衰減等級建立最佳的屏蔽體。

對于低溫用的屏蔽體，Cryoperm 10（為德國Vaccumschmelze GmbHg公司的注冊商標）為一種最佳選擇。與Mumetal一樣，Cryoperm

10也是一種高磁導率鎳鐵合金，它是經特殊加工而成的，以提供在降低溫度時磁導率增加。標準的屏蔽合金（比如Mumetal）在低溫時就

失去了其大部分磁導率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K時的磁導率卻增加10倍。表1示出了最常用的屏蔽材料的磁導率飽和值的比

較。

飽和磁導率材料（高斯）

μ（最大）

μ（40）

Amumetal（80%鎳）

8，000 400，00 60，000

Amunickel（48%鎳）

15，000 150，000 12，000

Cryoperm10 9，000 250，000 65，000

超低碳鋼

22，000 4，000 1，000

表1 由于材料的成本占屏蔽體價格的一半，所以使用較薄的尺寸能滿足所要求的屏蔽特性和結構性能是最好了。厚度為0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的選擇。這些箔材能以同等的化學組分和性能特性獲得，并可作為標準的以鎳為基礎的和ULCS材料。

設計低成本屏蔽體的最重要的一步，就是對這些典型屏蔽材料特性及其對屏蔽性能影響的了解。一旦合適的材料被選中，其重點要集中于基本的設計考慮，以使其不但性能最佳，而且對成本的影響最小。設計考慮

大部分屏蔽體用的公式和模型的開發是基于圓形或無限長的圓柱體幾何形狀的。在實際應用中，所給定屏蔽體的實踐形狀由器件結構和屏蔽體自身的可利用空間所決定。在設計一屏蔽體時，要了解的重要的結構是，要使磁力線旋轉90°是困難的。但是，圓形屏蔽體，比如要改變圓柱體或是具有圓形角的盒體的磁力線的方向要比具有方形角的屏蔽體容易一些。類似地，對于包容已進入屏蔽材料的磁力線并改變其方向，圓角要比尖角好一些。保持可提供低磁阻路徑的屏蔽體形狀簡單或磁場運動的“最低磁阻路徑”是很重要的。

屏蔽體的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性極大。屏蔽體的有效半徑越小，其整體性能就越好。但是，設計屏蔽體的目的是使其包絡試圖屏蔽的組件和空間，并應該靠得很近。由于材料占屏蔽體設計的大部分成本，因此較小屏蔽體就可以在較低成本下獲得較優的性能。

每當有可能，屏蔽體應與所有壁靠近，以避免場泄漏。這種結構（即使是矩形）也是最接近于圓形的，它可以建立一個半閉合的磁路。另外，全部箱體可在所有軸上獲得屏蔽特性，這樣就可以保證最好的屏蔽性能。當特殊的性能和進出口需要時，可移動的蓋板、罩和門均可組合到屏蔽體設計中去。

在利用蓋板、罩和門時或使用兩塊或多塊板構建屏蔽體時，在多塊板間保持磁連續性和電接觸是很重要的。可通過機械式（利用磨擦組件）或焊接保持磁連續性。在拐角或過渡連接，使用焊接可獲得最佳性能。維持表面間的連續性就可以保證磁力線連續沿其低磁阻路徑前進，這樣可以提高屏蔽效能。在交流場，保持磁連續性就允許較高的感應電流屏蔽，在直流場，對于適當的磁力線分路，連續性也是重要的。

如果你不能靠近屏蔽體的一端或兩端，要特別注意開端的長一直徑比。屏蔽體的這種長—直徑比至少應為4：1，以避免“端接效應”和磁力線穿透屏蔽體范圍。經驗法則是，屏蔽體需要延伸到器件的外部，這樣可以用與開孔半徑相等部分進行保護。由于增加了屏蔽體的長度同時保持直徑不變，就可以用無限長圓柱體模型進行近似。當圓柱型或矩形屏蔽體需要大的開孔時，垂直于屏蔽體壁的的管可用于由于開孔而引起屏蔽體的磁場強度的減少。管的長度應正比于所屏蔽的開孔的直徑。

在設計過程早期就應考慮這些問題，可使這些主要設計參數對屏蔽體的成本影響較小。但是，這些因素要比材料本身對屏蔽體性能的影響要大。這樣，在設計屏蔽體時，最先保證這些基本參數通常是需要的。生產技術

一種好的屏蔽體設計要涉及到加工過程，其可提供所需要的結構和特性。在過去，大部分磁屏蔽體是用標準的精密片狀金屬加工技術通過剪切、穿孔、成型和焊接加工出來的。現在，利用先進的激光切割系統，個別部件的剪切和計算機化的數字控制沖孔都由一步激光切割技術所代替。主要的屏蔽元件的一步加工技術可使加工時間更快和降低加工成本，而無須高成本的加工方法。特別是對于型材和特殊設備（比如專用切割和系列化），這種過程可為屏蔽設計者提供更大的靈活性。

利用母材并使用縫隙和連接點的氬弧焊或疊層縫隙的點焊，就可以組裝多個屏蔽元件。氬弧焊可使組裝的屏蔽體得到最佳化的磁連續性，它可用于使用高屏蔽性能方面。對于大部分應用，與氬弧焊相比，法蘭和疊層連接的點焊可獲得更高級的磁連續性。

為使典型的屏蔽合金（如Mumetal）達到最佳性能，還要進行特殊的被稱為氫退火的熱處理循環。一旦所有加工過程完成，就可以進行退火過程。但在退火以后，對屏蔽體進行沖擊和振動試驗，將降低材料的性能。嚴格遵守所規定的退火周期，不但能保證獲得最佳磁屏蔽性能，而且還可以將未退火材料的磁導率平均提高40倍。結論

對所規定的屏蔽任務的了解有助于最好的材料、結構和加工藝的選擇。這種評價可在最佳成本下保持最好的屏蔽性能

參考資料：http://zhidao.baidu.com/question/49859583.html?si=1

絕磁材料的產生將有何意義

答案

電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。在解決電磁干擾問題的諸多手段中，電磁屏蔽是最基本和有效的。用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會影響電路的正常工作，因此不需要對電路做任何修改。應用領域： 工業生產領域、航空航天、石油勘測、醫療設備、物理研究、航海、計算機、通信、汽車、軍事、CRT顯示器屏蔽、墻體和房屋等屏蔽 應用方式： 磁屏蔽材料可用于屏蔽磁場干擾源，防止電磁輻射產生 磁性屏蔽材料用于屏蔽敏感部件或設備，防止磁場干擾設備或系統的正常工作屏蔽原理： 磁場由磁體產生，由磁體的N極指向S極，在磁體的外部形成閉合的形式，距離輻射源越近，磁場強度越強。磁場的屏蔽的原理是利用磁性屏蔽材料，改變磁場的方向，由于磁場通過低磁阻的通路被旁路掉，因此可保證被屏蔽的物體不受磁場的干擾影響。利用磁性屏蔽材料可以給磁場提供一個低磁阻的磁通路，需要選擇怎樣的材料，提供什么樣的通路，應與被保護位置處的磁場強度有關，磁場越強，磁通路的磁阻越低，磁導率越高，也就是說磁性材料的選擇與被屏蔽處的磁場有密切的關系，因此在進行磁性屏蔽設計之前，首先需要進行現場的磁場強度測試，根據繪制的測試結果圖進行磁性屏蔽材料、厚度、尺寸等選擇與設計。

微納米和微米木纖維理論研究的現狀與工業化前景

戰麗 楊春梅 馬巖

東北林業大學機電工程學院,黑龍江哈爾濱150040

文章摘要: 微納米和微米木纖維技術是近代高科技技術與木材工業結合的集中體現。本文綜合介紹了國產外微納米和微米木纖維理論研究現狀，闡述了微納米和微米木纖維理論的應用在我國的工業化前景。(共3頁)

文章關鍵詞: 微納米技術 微米木纖維 工業化前景 發展趨勢 微納米材料 木材工業 木材微納米膠合化學 現狀

文章快照:

維加工出來以后，機械高得漿率的優點就可以得到實現，我們就可以不必用化學的方法分離纖維，從而避免造成污染和能源、水、出漿率的浪費，并利用微納米技術形成造紙纖維的高得漿率方法。同時，小造紙的污染問題也可以得到解決。林化產品的微納米化學研究是微納米技術在木材工業發展最有前途的產業。微納米沒有污染的木材造紙技術研究可能在近期就會出現突破，使用物理法制造催化劑可以徹底解決造紙的污染問題。木材在變成微納米尺寸以后，木材的材料特異性質、尺寸效應及其變化機理和木材改性的顯微結構關系可能使木材改性出現突破性進展。當木粉變成微納米的粒度以后，原來木材理化指標都將發生變化。以木材液化為例，現在木材液化的成本非常高，幾乎沒有工業價值，而且傳統木材液化的方法基本是以酚或多元醇在高溫下進行的液化過程，有時還要以酸、堿為催化劑，造成相當嚴重的污染。如果將木粉用機械加工方法達到微納米，則木材原來細胞的結構就完全發生了變化，木纖維、半纖維素、木質素在加工的過程中用機械的方法就可以分離出來。在細粉狀態下進行木材液化可以改變木材液化的方式和成本，使木材液化真正工業化。在復雜木雕制品的加工中，采用RIM技術，利用直接CAD將微納米木粉形成復雜木雕制品，則可能開創一種新的木材加工方法。利用木材細胞的自組裝方式可以形成新的木基復合材料，并形成微納米木基復合材料及其形成機理的新理論。微納米無機／聚合物雜化木塑復合材、木材在微納米狀況下和高分子材料細胞結構重組、木基微納米仿生材料主要的研究都將開創木材科學研究的新領域。微納米木粉材料的工業化前途已經明朗，廉價、批量生產微納米木粉材料的商業化環境已經形成。微納米技術在木材工業上的突破將從微納米木粉的大規模生產開始。木材微納米膠合化學也是相當有應用前景的工業，微納米木粉生產的無污染膠粘劑可能代替含甲醛的有毒膠，膠粘劑的綠色革命可能從木材的微納米技術開始；木材表觀微納米摩擦學的表征與檢測技術也將成為木材微納米技術新的研究領域。微納米阻燃材料作為木材的涂飾材料可能最廉價地解決木材的阻燃問題。木制磁材料和木制絕磁材料的研究將使磁材料和絕磁材料生產的成本下降。在微納米材料中，木制微納米粉的成本可能是最低的，木材的絕磁特性在這種材料中將得到充分的發揮，木材和磁性材料的親和性以及低廉的成本為制造木制磁材料提供了條件。發光木材的開發也將依賴木材微納米技術的開發；木制高強度薄膜產品將靠木材微米木纖維的高密度模壓技術實現；高密度木制產品的強度可以和普通鋼材相比擬；木基空腔體材料和多孔材料的制備技術也是木材微納米技術的發展方向。由于微納米技術是人類開拓的一個新的領域，微納米新技術需要研究的方向層出不窮。微納米林化合成新方法的研究包括木纖維、人造板微納米貼面、木制空腔體材料和多孔材料的制備技術，木材微納米材料的特異性質、木材微納米尺寸效應及其機理以及與顯微結構的關系，局域微納米木粉化學的研究，微納米木粉物理法制造催化劑和不使用酸及沒有酸污染研究，微納米人造板自組裝材料及其形成機理研究，微納米無機／聚合物雜化木基材料和微納米生物仿生材料的研究。木材工業微納米材料的工業化前提是廉價，批量生產的途徑研究是關鍵技術。微納米科技是多學科交叉、基礎研究和應用開發緊密聯系的高新技術，微納米材料學、微納米機械學、微納米電子學、微納米化學、微納米生物學都將出現創造性的成果。這些成果都將推動木材微納米技術的發展，將為我們人類創造一個新的未來。主要作者簡介：戰麗，東北林業大學博士生，講師；馬巖，東北林業大學教授，博士生導師。2003~第5期、。————————————_(0≥：’一l第31卷

第二篇：《磁是什么》教案

磁是什么

【教學目標】

1、知識與技能：

⑴知道磁在日常生活、工業生產乃至高科技領域有著重要作用 ⑵知道磁體有吸鐵性和指向性

⑶知道磁極間的相互作用規律，會判斷物體是否有磁性 ⑷知道磁體周圍存在著磁場和磁場具有方向性

⑸知道磁感線，能用磁感線形象描述磁場

2、過程與方法：

⑴通過觀察、思考、討論等學習過程知道磁在生活、生產中的應用

⑵通過實驗探究的方法認識磁體的吸鐵性和磁極間的相互作用規律，知道如何用磁感線描述磁場

3、情感、態度與價值觀：

⑴通過實驗探究，體會探究實驗的魅力和樂趣 ⑵通過了解我國古代的磁學成就，增強民族自豪感 【教學重點】

⑴正確認識磁鐵及磁極間的相互作用規律 ⑵感知磁場，并會用磁感線描述磁場 【教學難點】

感知磁體周圍存在磁場并會用磁感線描述磁場 【教學方法】

演示實驗與學生探究實驗相結合、分析 歸納

【教學器材】

條形磁體、蹄形磁體、鐵塊、銅塊、鋁塊、硬幣，鐵釘，塑料尺，大頭針，羅盤、磁針、鐵架臺、磁場立體分布模型等。

【教學過程】

一、引入新課：

同學們對于磁的認識并不陌生，其實，中國就是磁的故鄉，而且中國還是世界上最早發明指南針的國家，對于磁鐵，你知道生活中有哪些妙用嗎？

二、新

授：

[活動一]實驗探究：磁鐵能吸引哪些物體？

學生利用桌面上的器材動手實驗，用磁鐵吸引身邊的一些物體，如小刀、鉛筆、鋼筆、橡皮……

師：說一說磁鐵能夠吸引哪些物體？ 生：小刀、鋼筆、鐵制鉛筆盒……

師：磁鐵除了吸引鋼鐵，還能吸引鈷、鎳以及含有鐵、鈷、鎳的物體。總結：

1、磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫磁性。

2、具有磁性的物體叫磁體。

教師指出，永磁體可以分為天然磁體和人造磁體，并用課件展示生活中常見的各種人造磁體，條形、蹄形、環形、磁針等。

[活動二]實驗探究：磁鐵各部分磁性一樣強嗎？

學生動手實驗，用條形磁體上不同部位去吸引大頭針或鐵屑，感受磁體上各部分磁性的強弱。

師：通過實驗，你覺得磁體上各部分的磁性一樣強嗎？ 生：不一樣，兩頭最強，中間最弱。

總結：磁體上磁性最強的部分叫做磁極。[活動三]實驗探究：怎樣表示磁體的兩個極呢? 演示：磁體的指向性，把一個小磁針放在桌面上，靜止時指示南北。師：任何磁體都有兩個極。

兩個磁極中一個指南，叫南極，用“S”表示； 兩個磁極中一個指北，叫北極，用“N”表示； 師：指南針為什么要指示南北呢？ 生：地球是一個大磁體。

課件展示:地磁場的分布情況，同時，給學生介紹地磁的南北和地理的南北正好相反，但不完全重合，有一個夾角叫磁偏角，這是我國的宋代沈括首先發現的。

[活動四]實驗探究：如果把兩個磁極靠近，會有什么現象呢？ 師：請同學們利用桌面上的器材動手實驗

師：你得到了什么結論？

總結：同名磁極相斥，異名磁極相吸

師：人們利用這個規律制造了磁浮列車，起重機等。教師用課件展示圖片

[活動五]實驗探究：怎樣讓磁體獲得磁性？

師：請同學們先用自己的鉛筆刀吸引鐵屑，然后把小刀在磁體上摩擦，再去吸引鐵屑，你有什么發現？

學生動手實驗……

師：（實驗后）有什么發現？

生：原來沒有磁性的小刀獲得了磁性。教師演示：

總結：使原來沒有磁性的物體得到磁性的 過程叫磁化。

指出：鐵可以被磁化，但磁性很容易消失，我們把這種磁體叫做軟磁體，而鋼具有保持磁性的性質，因此鋼是制造永磁體的好材料。

教師通過課件展示我國古代磁化的方法以及去磁的方法。

[活動六]實驗探究：磁體的周圍有什么？ 演示：①用手指接觸小磁針，使其轉動；

②用磁鐵與小磁針相互靠近

第二次實驗中是什么使小磁針轉動起來的？ 生：力的作用是小磁針轉動起來。

師：兩個磁鐵它們相互靠近并未接觸，它們之間是怎樣發生力的作用的呢？ 在磁體周圍一定有東西在對小磁針起作用，這種東西是什么呢？ 由此引入磁場的概念。⑴磁場：磁體周圍空間存在磁場

⑵磁場的基本性質：對放入其中的磁體產生磁力的作用。師：磁體周圍的磁場是什么樣呢？

學生動手實驗，在條形磁體的周圍放若干小磁針，觀察小磁針靜止時的指向。并且用筆把北極的指向畫出來。

師：你觀察到了什么？如果我們想在多畫幾條曲線，怎么辦？

生：在磁體的周圍畫出了有方向的曲線，如果想多畫，可以增加小磁針的數量。

師：小磁針的數量多了放不下，不可能無限制的增加，因此，我們可以把小磁針變小，小到一個個鐵粉……

演示：磁感線的分布

師：用筆把這些曲線畫出來，就是磁感線。磁感線的特征：

①磁體周圍的磁感線是有方向的，即北極出來，回到磁體的南極；

②磁感線可形象地描述空間的磁場的分布情況，磁感線的密疏程度反應了磁場的強弱；

③磁感線上每一點的磁場方向都跟該點的磁場方向一致； ④磁感線是不相交曲線。

⑤磁感線是立體分布的。（利用模型給學生演示）

教師指出：磁場是客觀存在的，我們看不見也摸不著，但是我們可以通過它的一些現象來認識它、研究它。這正是科學的力量所在，這種研究物理問題的方法，我們叫轉換法。

三、小

結：

本節課你有哪些收獲？

四、作

業：

兩個形狀和大小完全相同的條形鋼棒，一個有磁性，一個無磁性，不借助任何器材，如何知道哪個是有磁性的鋼棒？

第三篇：磁論文

關于磁的學習心得體會

磁，一個既熟悉又陌生的詞語。在我沒有學習本課的時候，我一直對它似懂非懂，自認為對＂磁＂有不小的心得體會，但恐怕還說不出個所以然來；時至今日，在老師的講座下，對其認識不知不覺中已是不同往日。對磁，磁性，磁場等（100）不同概念有了更深入的了解。

有人曾設想“如果物質沒有磁性，空間沒有磁場”，世界會變成什么樣？

什么是磁性？簡單說來，磁性是物質放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質量的物質所受到的磁力方向和強度，來（200）確定物質磁性的強弱。因為任何物質都具有磁性，所以任何物質在不均勻磁場中都會受到磁力的作用。

在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質的相互吸引等就是通過磁場進行的。我們知道，物質之間（300）存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。

磁，沒有磁就沒有電磁波，各種可見光不能存在，各種熱輻射不復存在，太陽的光和熱能無法到達地球。世界只剩黑暗和冰冷。

如果磁場消失，發電機再轉它也發不出電了，（400）電動機就是給他再高電壓它也不能運轉，家里需要點蠟燭照明，汽車不能電打火

并且沒有磁性，喇叭也不會再響，包括所有揚聲設備！手機 電話 等通信設施也會罷工！一切需要磁性來運行的設備 都將會停止工作！這樣我們生活質量大大受到影響，（500）經濟停留在第一次工業革命時代 人類將會退回 蒸汽時代！

地球磁場的存在，維持了地球的大氣成份，有效地阻止了太陽風長驅直入，形成磁層，產生極光。從太陽發出的強大的帶電粒子流（太陽風），會受到地磁場的作用發生偏轉而偏離地球，成為地球（600）“保護傘”。它還影響無線電波的傳播（with太陽黑子）遠距離通訊。行軍、航海利用地磁場對指南針的作用來定向，同時人們還可以根據地磁場在地面上分布的特征尋找礦藏。

那么磁有哪些作用呢？

磁被廣泛應用于現代科學技術中,收音機,電視機,錄音機,錄像機,電話,電報,電子手表,電子顯微鏡,各類電表,磨床吸盤,恒磁和電磁起重吊頭,物理探礦設備,電子計算機以及種類繁多的發電機,電動機等等,都要應用各種各樣磁性材料.磁懸浮列車已在一些國家中問世,由于它減少了車輪和地面之間的撞擊,因而行駛平穩,無空氣污染。而且，如果人體長期順著地磁的南北方向可使人體器官細胞有序化,產生生物磁化效應,使生物電得到加強,器官機能得到調整和增進,從而起到了良好的作用。

現在社會生活中，磁現象已經和人們的生活緊密相連了，我們的生活每時每刻都和磁性有關。沒有它，我們就無法看電視、聽收音機、打電話；沒有它，連夜晚甚至都是一片漆黑。有好多的醫療設備都和磁有關系，想核磁共振，磁化杯，磁化水，錄音機 電視機 收音機 mp4 汽車上的好多電子元件都有磁的物質，可以說磁技術已經滲透到了我們的日常生活和工農業技術的各個方面，我們已經越來越離不開磁性材料的廣泛應用。

磁，真的無所不在！

雖然這個學期的課程已經結束了，它能帶給我們的也很有限，但是更多的東西得靠我們自己去悟，去學習，去體會。科學世界千變萬化，包羅萬象。磁的世界，我們也只看到冰山一角，更多的秘密等待我們去發掘，讓我們攜手，去探索世界的奧秘！

第四篇：絕 句

絕

句

唐 – 杜甫

遲日江山麗，春風花草香。泥融飛燕子，沙暖睡鴛鴦。

臧桐

臧桐 – 攝于2011年

第五篇：磁功能復合材料

1．磁功能復合材料簡介

磁性產品種類繁多，應用廣泛，在軍事裝備電子化及高新技術產業發展中起著重要作用，磁功能復合材料僅是其中的一個分支。磁功能復合材料一般由粉末材料填充形成，體積含量為2~98%，而基體可以為金屬、玻璃、聚合物等。磁功能復合材料可將磁能轉化為機械能，也可以將機械能轉化為磁能。從磁功能復合材料組成看，它是一種介于高分子材料和磁性材料之間的功能型材料，對于這類材料的研究我們稱之為邊緣科學或交叉科學。

磁功能復合材料是20世紀70年代發展起來的一種新型高分子功能材料，是現代科學技術領域的重要基礎材料之一。磁功能復合材料按組成可分為結構型和復合型兩種，結構型磁功能復合材料是指聚合物本身具有強磁性的磁體；復合型磁功能復合材料是指以橡膠或塑料為粘合劑與磁性粉末混合粘結加工而制成的磁體。

磁功能復合材料的主要優點是：密度小、耐沖擊強度大，制品可進行切割、鉆孔、焊接、層壓和壓花紋等加工，而且使用時不會發生碎裂。它可以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，易于加工成尺寸精度高、薄壁、復雜形狀的制品，可成型帶嵌件制品，對電磁設備實現小型化、輕量化、精密化和高性能化的目標起著關鍵的作用，因而越來越多為人們所重視，是一種很有前途的基礎功能材料。

1.1結構型高分子磁性材料

作為結構型高分子磁性材料的磁功能復合材料最早是由澳大利亞的科學家合成的PPH聚合物(聚雙-2,6-吡啶基辛二腈)。它具有耐熱性好，在空氣中加熱至300℃亦不會分解的特點，但它不溶于有機溶劑，且加工成型比較困難。后來，美國科學家用金屬釩和四氟乙烯塑料聚合制成磁性高分子，它可以在不高于77℃的溫度下保持穩定的磁性，但這類聚合物尚處于探索階段，離實用化還有一定的距離。

此類聚合物的設計有兩條途徑：（1）根據單疇磁體結構，構筑具有大磁矩的高自旋聚合物；（2）參考α-Fe、金紅石結構的鐵氧體，對低自旋高分子進行調整，從而得到高性能的磁性聚合物。常見的有聚苯硫醚-SO3體系、聚乙炔-AsF5體系以及二茂鐵金屬高分子有機磁性材料。日本東京大學物性研究所野忠教授等合成的“PPH·硫酸鐵”有機高分子強磁性材料，是在澳大利亞科學家合成的PPH的基礎上經改進制得的，能顯示出較強的磁性。

我國對結構型高分子磁性材料的研究始于20世紀80年代中期，科研人員利用新型磁功能復合材料已研制出功率分配器、射頻振蕩器等15種磁性元器件，這些元器件具有高頻信號損失小、溫度系數低、相對密度低、體積小、易加工等特點，是電子信息領域較具有發展潛力的新型磁性材料。

1.2復合型高分子磁性材料 復合型磁功能復合材料現在已經實現商業化，它主要是由樹脂及磁粉構成。其中樹脂起粘結作用，磁粉是磁性的主要受體，目前用于填充的磁粉主要是鐵氧體磁粉和稀土永磁粉。復合型功能復合材料特性又可分為兩大類。

一類是磁性粒子最大易磁化方向是雜亂無章排列的，稱為各向同性磁功能復合材料，這種復合材料的磁性能較低，一般有鋇鐵氧體類粘結磁體和Nd-Fe-B類稀土粘結磁體；另一類是在加工過程中通過外加磁場或機械力，使磁粉的最大易磁化方向順序排列，稱為各向異性磁功能復合材料，使用較多的是鍶鐵氧體磁功能復合材料。在相同材料及配比條件下，各向同性磁功能復合材料的磁性能僅為各向異性磁功能復合材料的1/2~1/3。（1）鐵氧體類磁功能復合材料：制作各向異性功能復合材料的方法主要有磁場取向法和機械取向法。磁場取向法是將特定的磁粉與樹脂、增塑劑、穩定劑、潤滑劑等混合后，在混煉機中進行混煉、造粒，然后使用擠出機或注射劑成型，在成型的同時，外加一強磁場，使得磁粉發生旋轉順序排列，制成各向異性磁功能復合材料制品。機械取向法是應用特定的片狀磁粉與樹脂、增塑劑、穩定劑、潤滑劑等混煉塑化后，用壓延機使磁粉在機械力的作用下發生順序排列取向。

（2）稀土類磁功能復合材料：填充稀土類磁粉制作的磁功能復合材料屬于稀土類磁功能復合材料。稀土磁粉出現后，樹脂粘結磁體飛速發展。作粘結劑的高分子主要是橡膠、熱固性樹脂和熱塑性樹脂。橡膠類粘結劑包括天然橡膠和合成橡膠，主要用于柔性復合磁體的制造，但與塑料相比，一般成型加工困難。熱塑性粘結劑主要為聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等。聚酰胺（PA）類最為常見，綜合考慮機械加工性、耐熱性、吸濕性，目前最常見的PA基體是尼龍

6、尼龍66等。日本一項專利用尼龍與聚烯烴復合樹脂作基體粘結稀土磁粉所得材料，其熔體流動性有所增強，可以加工成形狀相當復雜、磁性能也相當優越的磁體。

1983年日本開發了性能優良的稀土永磁材料Nd-Fe-B，幾乎同時美國GM公司開發了用快淬法生產各項同性Nd-Fe-B磁粉的新工藝。之后該公司又與日本大同制鋼公司合作，在原有MQP-A磁粉基礎上，通過添加少量Nd，成工地開發出一種能用于180℃的超耐熱磁粉，大大提高了Nd-Fe-B磁粉的工作溫度。1990年，日本三菱材料公司利用稀土金屬間化合物吸氫的特性開發出一種建立在全新構思基礎上的HDDR法，用這種方法制得的粉末具有800KA/m以上的矯頑力，晶粒尺寸約為0.3μm。同時該方法通過在合金中添加Ga、Zr和Hf等微量元素，生產出各向異性磁粉，由該磁粉制成的粘結磁體，最大磁能積可達144KJ/m3。

Nd-Fe-B粘結磁體的成型工藝主要有：壓縮成型、注射成型、擠出成型和壓延法。其中應用最多的是壓縮成型，其主要工藝過程是：將稀土磁粉進行表面包覆處理后與熱固性樹脂混合均勻，用750MPa的壓力壓縮成型，在150~170℃固化。通常使用液態雙組份環氧樹脂或酚醛樹脂作粘結劑。稀土類磁功能復合材料與燒結稀土磁體相比，雖然在磁性和耐熱性方面要差一點，但其成型性和力學性能優良，組裝及使用方便，廢品率低，這是燒結磁體無法比擬的。稀土類磁功能復合材料性能雖不如燒結稀土磁體，但卻優于鐵氧體磁體，而且各向異性Nd-Fe-B粘結磁體在尺寸、質量和性能等方面均較鐵氧體類粘結磁體有明顯優勢。例如，HDD主軸電機改用Nd-Fe-B粘結磁體，等效質量可降低9/10以上。

2．磁功能復合材料的種類

磁功能復合材料可分為磁性橡膠、磁性塑料、磁性高分子微球、磁性薄膜等。磁性橡膠、磁性塑料在技術上已較為成熟，廣泛用于電子儀表、通訊、日用品等諸多領域，對電磁設備實現小型化、輕量化、精密化和高性能化的目標起著關鍵的作用。磁性高分子微球、磁性聚合物膜是目前研究的熱點。

2.1磁性塑料

磁性塑料是一種重要的功能材料。通過改變高分子聚合物基體和磁性填充物的種類，可以充分體現各組分的特性及整體效應，獲得滿足不同應用要求的磁性塑料。直接填充法是制備磁性塑料最常用的方法，操作簡單，經濟實用。但用該法制備納米磁性物質/高分子聚合物復合材料時，極易形成較大粒徑的團聚體，這樣磁性塑料中的納米物質很難發揮其獨特作用。可通過以高分子微球的形式，將納米鐵氧體引入到高分子聚合物基體中，組成新的磁性物質填充體系，賦予納米鐵氧體在聚合物基體中更佳分散性。

同傳統燒結型磁性材料相比，磁性塑料具有如下特點：

（1）磁性塑料在成型加工中，制品收縮率小，可以生產高精度的產品，不需再用機械加工，即可直接使用，而且磁性穩定、易于裝配，在生產小型化、輕量化、密度化和高性能化的電磁設備中起著關鍵的作用。

（2）加工性能好，可生產齒輪、螺紋、異型孔和薄壁型等外觀復雜的產品，可整體成型。

（3）生產工藝簡單，經濟效益好，成本低，其價格僅為燒結磁體的1/3左右。

（4）由于合成樹脂包裹著磁性材料，使磁體有較高的抗沖擊強度、彈性和韌性。與傳統的燒結材料相比，其拉伸強度、彎曲強度和壓縮強度也有很大的提高。由于質量輕，所以能使制品輕量化，可減少運輸等費用，并且其磁性能可以調節。

2.2磁性高分子微球

磁性高分子微球是將高分子與磁性無機物通過包埋、單體聚合等方法結合形成的具有磁性、粒徑為幾納米到幾百微米不等的特殊結構微球，具有超順磁特性，即在外部磁場作用下，磁性微球可迅速從分散介質中分離出來；撤去外部磁場，磁性微球又可重新懸浮于分散介質中，無殘余磁性。它具有高分子微球的特征，可通過聚合、表面修飾等在磁球表面引入各種不同性質的官能團，廣泛應用于分子生物學、體外臨床診斷、環境與食品分析等領域。

納米磁性高分子微球按結構大致可分為兩類：核-殼結構和三明治結構。核-殼式納米磁性高分子復合微球的核可以是聚合物也可以是無機磁性材料；三明治結構外層和內層為聚合物，而中間為無機磁性材料。由于核為磁性無機物，殼為聚合物的納米磁性高分子復合微球制備相對容易，且可通過共聚、表面改性等手段在聚合物表面接上多種反應性功能基團，因此研究報道較多。

龔榮洲等曾采用原位生成法制備出酞氰鈷/納米鐵微球，比飽和磁化強度為76.3Am2/kg，矯頑場為4.15KA/m，熱穩定性高于150℃，與甲基硅油組成的磁流變液有良好的抗沉降性。Wan等對γ-Fe2O3/PANI和Fe3O4/PANI納米復合物的制備及性能進行了研究，但所制備的復合物室溫電導率低（10-4~10-5S/cm），矯頑場低（Hc=0），由于合成方法的原因其結構和性質也很難控制。Deng等在此基礎上曾將磁性氧化鐵粒子用PANI包裹制成具有核-殼結構的電磁納米復合材料，但發現將該復合物侵入3mol/L的硫酸時，由于PANI結構的無內聚（不粘結）力，氧化鐵磁核要脫落。隨后提出的改進合成方法是分散有Fe3O4納米微粒的水溶液中原位聚合苯胺單體和苯胺-甲醛縮聚物（AFC）得到核-殼結構的Fe3O4-交聯聚苯胺（CLPANI）復合物，分析表明該復合物表現出鐵磁行為，具有高飽和磁化強度（Me=4.22~19.22emu/g），高矯頑場（Hc=2~8Oe）, 其電導率取決 于Fe3O4含量和摻雜程度，且由于Fe3O4粒子和CLPANI間存在某種相互作用使得復合物的熱穩定性增加。

2.3磁性聚合物膜

大塊磁性材料多以薄膜形式出現。磁性聚合物膜材料既具有磁記錄、磁分離、吸波、縮波等磁特性，又具有質輕柔韌、加工性能優越等特點，可用作高磁記錄密度的高分子磁膜、分離膜、電磁屏蔽膜，從而在功能性記憶材料、膜分離材料、隱身材料、微波通 訊材料等多種軍用、民用領域獲得重要用途。

早期復合膜的應用，主要是講超細鐵氧體磁粉和聚合物基復合再涂覆在聚酯薄膜上形成記錄用磁帶。隨著人們對尖端膜材料、先進成膜技術的發展，對膜結構的控制，及對膜的物理、化學行為的深入研究，將膜作為提供特異的反應場、信息傳遞場、能量轉化場等特異功能的功能材料的研究和應用增多。

鎳鐵合金磁性材料通過電鍍嵌入聚硅烷彈性薄膜，在外加磁場作用下，膜中磁性部分產生扭轉力矩導致膜的變形。該磁性膜器可用作微流系統中的微泵裝置、高分辨率輕小光學鏡面及磁開關。利用電沉積技術結合模板合成法制備的磁性微米、納米膜可用作高密度可擦寫磁記錄材料、微波基板材料。在基體膜上涂覆壓電磁性材料。當機械壓力施加于膜，膜的壓電磁特性能引起磁導率變化，與微型螺線圈構成磁心電感器，用于遠程傳感。運用在水分散相中制備鐵磁納米粒子的技術，結合多分子層自組裝技術，可制成有機-無機多層復合膜，它綜合了磁性納米粒子的特性及聚合物的可加工性，具有獨特的機械、電、光、磁性質，可用于發光二極管、抗蝕保護層、膜傳感器、導電層、非線性光學器件及氣體分離膜。

3．磁功能復合材料發展概況和應用

由于磁功能復合材料的生產可采用多種復合技術，因此在高聚物成型加工技術高度發達的今天，磁功能復合材料得到了迅速地發展。

磁功能復合材料中產量增長最快的是各向同性Nd-Fe-B粘結磁體，它是稀土類功能復合材料所占份額最大的一種材料。在過去的20年中，Nd-Fe-B粘結磁體已成工地占據了市場，現已廣泛地應用于家用電器和辦公用品，預計今后其在計算機外設中的應用還會繼續增長。

我國的磁功能復合材料發展較晚，20世紀80年代初隨著電冰箱生產的發展，從國外引進電冰箱門封條生產線。隨后國內進行了仿制，年產磁條約3000t，除供國內電冰箱使用外，還有部分出口。但對于微電機及彩色電視機顯像管會聚組件用磁功能復合材料等性能較高的塑料磁體研究較少。目前國內應用較多的是鐵氧體磁功能復合材料和稀土類磁功能復合材料。鐵氧體磁功能復合材料價格低廉磁性能較低，稀土類磁功能復合材料性能較高，價格昂貴，適用于小型器件。

鐵氧體磁性材料有一個重要的特性是不導電，因而適用于具有高頻磁場的地方。同時它可選擇不同性質的塑料作為基材制成剛性或柔性制品，使得產品的設計較較燒結磁體更為靈活。其市場要求情況如下所示。

（1）直流微電機用磁體：直流微電極中必須有一個磁場，通常微型直流電機的磁場是永磁體產生的。我國微電機年產量上億臺，僅大連萬寶至公司每月產量就達600萬支，每種型號年需求磁功能復合材料條7200萬條。

（2）氣動元件磁環：氣動元件磁環是用于氣缸中與磁性傳感器協作控制氣缸動作的元件。目前國內有氣動元件廠136家。另外日本SMC公司在北京建立了北京工廠，年需磁環5000萬支，韓國丹海公司年需磁環360萬支，中國臺灣金器公司年需磁環1000萬支。

（3）汽車儀表磁環：隨著我國汽車工業的發展，儀表工業也迅速發展起來。北京儀表廠從日本引進了儀表生產線為北京吉普車配套，上海也引起生產線為桑塔納配套。

（4）裝飾減震磁體：國外高檔汽車對車內的寧靜度有較高的要求，據資料報道，每輛車中需要幾公斤的磁體分別安裝在頂、邊、門上，從而改變板金結構的震動頻率，提高車內的安靜度。由此可見，磁功能復合材料是一技術含量高、市場急需、效益較好的高新技術產品，生產磁功能復合材料具有廣泛的市場，一定能取得極好的經濟效應。

磁功能復合材料和導電塑料作為新型功能材料，以其固有的特性而廣泛用于電子、電氣、儀器儀表、通訊、文教、醫療衛生以及日常生活中的諸多領域中，其產量和需求量正在不斷地增加，生產技術日益完善。雖然目前磁功能復合材料的研究及應用在我國尚處于在發展的初級階段，但在某些新的領域，已經得到應用，具有很大的發展潛力，尤其是稀土粘結磁體。因為隨著全球信息產業的飛速發展，在未來的20年，我國IT產業將發生翻天覆地的變化，計算機產業，汽車產業和消費類電子產品市場對粘結Nd-Fe-B的需求將呈現猛烈的增大。目前，全球汽車產量日益增多，每輛車需用永磁材料3kg以上，隨著小型輕量化發展，部分將采用粘結Nd-Fe-B磁體。

4．磁功能復合材料發展前景

磁功能復合材料的研究已經取得了很大進展，但以下幾個問題需深入研究：

（1）磁性機制的研究。如除結構表征外，磁性高分子微球的磁性起源、結構和性能的關系；無機物、聚合物對磁性的貢獻；無機物間、無機物與聚合物間磁性相互作用等。

（2）探索新的制備方法。包括對傳統方法的改造，多種方法結合使用，與生物技術、激光技術新技術的結合等。納米微粒在基材中的有效、可控、穩定分散和納米微粒的穩定性，一直以來是納米復合材料制備過程中最大的問題。

（3）探索新性能，擴展應用空間。如將納米磁性無機粒子、導電聚合物符合于一體，有可能呈現出新的性質和功能，從而在微波、電磁屏蔽方面具有更廣闊的應用前景，特別是在軍事目標和武器的兼容隱身中具有重要價值。

隨著納米技術在航空航天、電子信息、生物醫藥等各領域的應用，磁功能復合材料還將在新理論、新機理基礎上朝著特殊化、功能化、多元化、高級化的方向發展。