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  • 1 # 無極鯤鵬道人

    【1.要解答這個問題之前,讓我們首先了解“磁”】

    我想大概每個人都對“磁”不會陌生。從中國古代四大發明之一指南針到我們小時候玩過了各種磁石玩具,我們的日常生活中充滿了各種各樣的磁性材料。磁,是眾多物理現象的一種,它能夠響應磁場併產生一定的作用。最直觀的表現就是,當我們把一塊磁鐵(吸鐵石)放在鐵釘附近時,鐵釘就會被磁鐵所吸引;但是我們把一塊磁鐵與另一塊磁鐵放在一起時,則會產生明顯的“同性相斥,異性相吸”的作用。這裡,鐵釘和磁鐵都是磁性材料,只不過前者不能保留磁性(稱之為順磁性,paramagnetic,在磁化強度很高的時候,又成為超順磁性,superparamagnetic),而後者能夠保留磁性(稱之為鐵磁性,ferromagnetic),並能夠在周圍產生一個磁場。

    【2.“磁”產生的方式】

    磁的產生有兩種方式,在我們的日常生活中都有展示:一種是由移動的電荷所產生,如電磁鐵那樣,產生的磁場強度方向都能夠很好的由輸入電流所控制,因此強磁場以及工業生產,都使用的是電磁鐵,由於“電生磁”設計較多物理知識,在此不做詳述;另一種是像磁鐵那樣,自身帶有磁矩,因此能夠在周圍產生磁場。

    磁矩的產生,主要是由於電子的自旋所產生,如下圖所示。

    根據Pauli不相容原理,每一個原子或分子軌道上,最多填充兩個電子,當兩個電子同時存在的時候,它們的自旋必然不想同,也就是說一個是上自旋,那麼另一個必然是下自旋,由此產生的磁矩也會相互抵消。縱觀元素週期表,除了稀有氣體以外,大部分元素,如各金屬元素,都是有單電子存在的,如金屬鈉、金屬鉀,最外層都有一個單電子存在。

    【3. 如何觀察磁性?】

    那我們為什麼不能觀察到這些金屬具有磁性呢?原因可以簡單地分成兩部分,

    其一,這樣的金屬是有磁性的,但是太弱了,和磁鐵完全不是一個量級上的,以至於我們根本察覺不到,這裡可以參考施特恩-格拉赫實驗。

    其二,這裡就涉及到微觀與宏觀的區別。由於每一個鈉原子都有一個單電子,可以把一個鈉原子看成一個小磁鐵。如果我們能讓這樣成千上萬個小磁鐵都按照相同的方向排列時,宏觀上我們就可以明顯觀察到它的磁性;然而事實上,由於分子原子的熱運動,使得這些小磁鐵的整齊排列極其困難,因此在常溫狀態下很難展現出整體上的磁性。因此,在原子/微觀上觀察到的結果,很難在宏觀上找到直接的對應。

    【4. 如何讓金屬展現磁性?】

    那麼怎麼才能讓這些金屬展現出磁性呢?既然分子熱運動導致其磁矩排列不整齊,那麼降低降低溫度就應該是最有效的方法了。這裡可以引入居里溫度(Curie temperature,Tc)的概念。當溫度逐漸降低,這些小磁鐵的熱運動會逐漸減小,到達某一個溫度值時,它們之間的磁相互作用導致其能夠克服熱運動並排列整齊,這時候整體就體現出很強的磁性,展現真正磁鐵的性質。居里溫度由物質的化學成分和晶體結構決定。居里溫度大於室溫的金屬單質有鐵(1043 K),鈷(1400 K),鎳(627 K),這三種金屬正是我們最常見的有磁性的金屬材料。

    還有一種重要的磁性材料是鐵及其他各類的金屬的氧化物,並以四氧化三鐵(Fe3O4)最為人知。天然的磁石的主要組成即為四氧化三鐵,也是一種重要的鐵礦石。雖然四氧化三鐵也能展現出很好的磁性,但是它的磁性卻又和金屬鐵鈷鎳等單質不太一樣。像金屬鐵單質那樣,每個鐵原子都有自己獨立的磁矩,溫度和晶體結構合適的時候會呈現出自動的磁性,稱之為鐵磁性(ferromagnetic)。

    而四氧化三鐵的獨立結構是一個四氧化三鐵晶胞,一個晶胞內包含兩個化學計量的三價鐵(Fe3+),一個化學計量二價鐵(Fe2+);由於晶體排布的特殊性,這兩個三價鐵的磁矩相互反向排布,以至於磁性抵消,於是四氧化三鐵整體的磁性就取決於這一個二價鐵的磁矩。這樣部分磁矩相互抵消,最終磁性只由剩餘部分磁矩所決定的磁性,稱之為亞鐵磁性(ferrimagnetic)。由於亞鐵磁性與鐵磁性在磁化過程具有相似的行為,因此有時候並不用專門加以區分。

    【5.奈米磁性材料的應用及前景】

    以上介紹簡單的闡述了磁現象以及磁的基本原理,接下來會根據磁現象及性質,介紹一下目前奈米磁性材料的應用及前景。奈米科技是上個世紀以來,逐漸崛起的一門包含物理、化學、工程的一門學科,具有廣闊的研究前景。奈米技術是指在奈米尺度(1~100nm)上研究物質的各種物理化學特性以及其之間的相互作用。由於組成奈米材料的單元體積極其小,相同的組成,從宏觀體材料到奈米材料,性質會發生很大的變化,例如,由於奈米顆粒具有很高的比表面積,因此作為催化劑的時候,會有很高的催化活性。體現出了尺寸與性質極大的相關性(Size-Dependent Properties)。

    磁性奈米材料,顧名思義,是指具有奈米尺寸的磁性材料。隨著每個單元尺寸的縮小,呈現出鐵磁性的體材料,磁性會逐漸增強,但到了某一尺寸(15~30 nm,與化學組成有關)又會變成超順磁性,存在外磁場的時候,奈米材料會被磁化,產生磁相互作用力,而當外磁場消失的時候,由於奈米材料的無規則熱運動(如布朗運動,與分子熱運動類似,隨溫度變化)的內能較大,會克服磁矩的吸引力,又變得無須,不會展現出磁性。因此,磁性奈米材料具有優異的操控性,同時奈米顆粒巨大的表面積使得其吸附或負載能力增強,可以運用於大規模工業汙水處理、生物大分子分離與標記,甚至是人體內的藥物靶向運輸等。

    在最近上映的科幻電影《復仇者聯盟3:無限戰爭》中,鋼鐵俠最新的戰甲的就是由奈米粒子構成的,平時都收在胸口,體積很小,作戰的時候居然可以很快完成組裝,比之前用體材料打造的戰衣更加便捷,也更加具有威力。雖然按照目前的科技來看,這僅僅只是一個科幻電影而已,但也體現了納米材料與磁性材料結合後的巨大潛能。我相信,在科研人員的的不斷努力下,奈米材料將會一步一步讓我們的生活更加便捷。

    綜合以上可知,磁鐵的磁性是由於分子的無規則性產生,影響磁鐵磁性的主要因素有兩個,溫度和氧化。溫度越低,越容易加強磁鐵的磁性。另外一方面,要防止磁鐵被氧化,如果被氧化了時間過長也會失磁,而這也是磁鐵使用過程中失磁的很大一部分原因,所以不管是從外觀還是對磁體的保護,強力磁鐵的電鍍是非常重要的一道工藝。

    否則,磁鐵的溫度過高會出現失去磁性。 磁性材料升溫後根據剩磁溫度係數磁性隨升溫降低。例如常見的NdFeB磁鐵材料為 0.13%每度。NdFeB磁鐵材料升高至150攝氏度時,如果進一步升高溫度,矯頑力將下降,造成磁性跌落。如果溫度升高至材料居里溫度,例如NdFeB磁鐵材料為 310-400攝氏度,磁鐵材料的微觀結構發生變化,磁性完全消失。

  • 2 # cad0

    你所說的強磁鐵應該指永磁體。對於某一材質的永磁體,它的磁性是有極限的。就是磁體廠的加磁,可以加的弱也可以加的強,但是有上限。那如果想提高上限呢?那需要大量的研究和實驗。調整磁體的成分。

  • 3 # 感照

    母親是家庭的靈魂。

    父親是社會的靈魂。

    家庭的不穩,由於女德的缺失。

    社會的不穩,由於家庭的不穩。

    廉恥是立國之本。男人不懂廉恥為盜。女人不講廉恥是娼!

    禮義廉恥,國之四維,四維不張,國乃滅亡。

    禮是相處之道,君君臣臣,父父子子,克己以復禮。若不克己,子弒其父者,有之,母殺其子者,有之;夫婦互殺者,有之……

    義是行為底線。忽見孺子墜井,見之者必發乎怵惕惻隱之心。發乎心,踐乎行,義也。若不信乎義,社會冷漠,世態炎涼,重慶公交之事,可怖也!國家未嘗不似一輛行駛中的列車。天下興亡匹夫有責,即是義之義!

    廉不是清廉正直的意思!廉是自知之明!儒家一日三省吾身!自省以養廉!若不知廉,婦叛其夫,夫叛其婦,官叛其位,國叛其家,家庭之道絕矣!

    恥是羞恥之心!書曰“一夫不獲,是餘之辜;百姓有過,罪之在我”。己所不欲,勿施於人。羞恥是人性最後一道防線。不自知,不知恥,何為人!

    育民不以廉恥,是為育畜!畜類只有被食用的價值!死不足惜!

  • 4 # 劉飛影音圈

    從磁鐵自身的角度來說,強力磁鐵要想增加磁性,除非它沒被飽和磁,或者因為在使用過程中受到各種因素(激烈震動、電流、溫度)的影響產生的退磁的,否則是不可能在增加磁性的。

    增加磁性的方式:對普通磁鐵“充磁”,即吸住普通磁鐵;也可以用線圈套在普通磁鐵上,用大電流對線圈放電的方法,對磁鐵充磁(通常是用大電容器充電幾百伏以後,對線圈放電)。充磁時要注意電流方向,使線圈產生的磁場與磁鐵的磁場一致。

  • 5 # 陳暮暮啊

    本人概括了一下,有以下7種方法:

    1,如果是圓形磁鐵的話,中間加一根鐵芯,可增強圓形磁鐵的磁性。

    2,可採用集中磁力線的方法,在磁鐵上吸上一 塊導磁鐵板,在導磁鐵板的稜角及邊上會產生更高的磁場

    3,用加磁器增加磁性

    4,提高磁粉含量。

    5,加繞線圈通電增加磁性。

    6,加大線經及增加電磁鐵的線圈匝數,用線圈繞上,圈數越多越好

    7,或者加大電流

  • 6 # 中原推劇

    可以用磁性很強的稀土永磁體,對普通磁鐵“充磁”,即吸住普通磁鐵;也可以用線圈套在普通磁鐵上,用大電流對線圈放電的方法,對磁鐵充磁(通常是用大電容器充電幾百伏以後,對線圈放電)。充磁時要注意電流方向,使線圈產生的磁場與磁鐵的磁場一致。

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