铁氧体磁性陶瓷材料的研究动态及展望 - 憨鼠网

铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。人类研究铁氧体是从20世纪30年代开始的。20世纪50年代是铁氧体蓬勃发展的时期。1952年磁铅石硬磁铁氧体研制成功；1956年又在此晶系中开发出平面型超高频铁氧体，同时发现了合稀土元素的石榴石型铁氧体，从而形成了尖晶石型、磁铅石型和石榴石型三大晶系铁氧体材料体系。应该说铁氧体的问世是强磁学和磁性材料发展史上的一个重要里程碑。至今铁氧体磁性材料已在众多高技术领域得到了广泛的应用。

近年来，国内外学者在磁性材料方面进行了卓有成效地新探索，其重点的研究和应用主要集中在以下几个方面。

1、铁氧体吸波材料由于科学技术的讯猛发展，在武器的隐身技术和电子计算机防信息泄露技术中，以及在生物学中的热效应方面，铁氧体作为吸波材料方面的应用尤为重要。

铁氧体吸波材料通常分为尖晶石型铁氧体与六角晶系铁氧体两种类型，其中尖晶石型铁氧体的电磁参数（介电参数和磁导率）都比较小，而且难以满足相对介电参数和相对磁导率尽可能接近的原则。因此，单一铁氧体难以满足吸收频带宽、厚度薄和面密度小的要求，所以近年来研究者主要集中研究复合铁氧体材料以及纳米尺寸的铁氧体来控制其电磁参数。

铁氧体纳米磁性材料作为微波的吸收体，纳米级的微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级，吸收率高，一方面，它能吸收空所中的游离的分子或介质中其他分子通过成键方式连接在一起，造成各向异生的改变。另一方面，在微波场中，活性原子及电子运动加剧，促使磁化，最终将电磁能转化为热能，从而增加吸收体的吸波能力。在应用方面，铁氧体吸波材料可分为结构型（整体烧结成一定形状的器件）和涂敷型（用铁氧体颗粒的涂层作为吸收剂使用），混合一定量的粘结剂后制成的吸收介制材料，有时为了提高吸波总体性能，将铁氧体全吸波材料同金属型或有机型的材料混合使用。

2、信息存储铁氧体材料磁记录是利用强磁性介制输入、记录、存储和输出信息的技术和装置。其磁记录用的磁性材料分为两类：磁记录介制，是作为记录和存储信息的材料，属于永磁材料。另一类是磁头材料，是作为输入和输出信息用的传感器材料，属于软磁材料。

2．1磁记录介制主要是磁带、硬磁盘、软磁盘、磁卡及磁鼓等，从构成上有磁粉涂布型磁材料和连续薄膜型磁材料两大类。目前，主要的磁记录材料有：Y-Fe2O3,钴改性Fe2O3,CrO2和钡铁氧体磁粉。

2．2磁头材料磁头在磁记录技术中的作用是将输入信息存储到磁记录介制中或将记存在磁记录介制中的信息输出来，起着转换器的作用。目前应用的磁头材料有：热压多晶铁氧体，单晶铁氧体和六角晶系铁氧体。3磁性流体磁流体是一种新型的功能材料，它由磁性颗粒、稳定剂（表而活性剂）和载液三部份组成，在磁场作用下显示出优于其他磁性材料的优良性能，因此被广泛应用。这是一种人工合成的胶体系统，包括胶状的磁性微料（磁铁矿），经界面活性剂的辅助分散于连续的载粒液中，磁性微粒的直径约10mm。磁性流体集固体的可磁化性和液体的流动性于一体，在磁场作用下，磁性流体可被磁化，显示超顺磁性。磁性流体在生物医学领域具有广泛的应用，近年发展起来的磁性药物载体是国内外十分关注的高新技术。

目前，在合成磁流体中主要用滴定水解法合Massart水解法，其主要的应用：利用外加磁场可以改变光在磁流体中的透射性质，制作光传感器、磁强剂等；利用在磁场作用下粘度变化可制作阻尼器；利且在梯度磁场中悬浮效应可制成密度剂；加速度表等；利用在磁场中运动性制，可制备药物吸收剂、治癌剂、造影剂；另外还用于动态磁密封技术和扬声器中的线圈散热问题。

4．庞磁电阻材料人们把20世纪90年代发现的类钙钛矿结构的陶瓷氧化物有跟更大巨磁电阻效应称之为庞磁电阻效应（colssal magnetoresisrance CMR）。磁电阻值高达1.27*10-5/0，钙钛矿结构La1-xCaxMnO3(LCMO)氧化物中，存在Mn3+和Mn4+离子，它们有完全自旋极化的3d能带。在较高温下，由于自旋无序散射作用，材料德才导电性质向半导体型转变，因此，随着Mn4+离子含量的变化，材料可以形成反铁磁藕合和铁磁耦合，如果是反铁磁耦合，材料呈高电阻态；如果是铁磁耦合，则材料呈低电阻态；如果在零磁场下，材料是反铁磁，则电阻处于极大，施加磁场后，由反铁磁态转变为铁磁态，则电阻由高电阻变为低电阻。磁电阻的变化率可达到很高，称之为庞磁电阻效应。目前庞磁阻材料分为：钙钛矿立方结构的B4 O12锰氧化物，掺杂稀土钴氧化物REAxCoO3,焦绿石结构TiM207合尖晶石结构的FeCrO4。因其特殊的磁电阻产生机制，目前在该领域的研究尤为活跃。

基于铁氧体磁性材料的研究现状和新动态，其发展将由单一型铁氧体材料向复合型铁氧体材料，大颗粒材料向纳米材料的方面发展，应用的范围也将更加广泛。

铁氧体磁性陶瓷材料已经在电子、航天等方面有所突破。随着新兴学科——生物磁学的出现、发展，相信在不久的将来，可望制备获得人体完全相容的磁性材料并在生物医学上得到更广泛的应用。铁氧体磁性陶瓷材料也将显示出重要的科学意义和高新技术方面的应用前景。