磁体

        从19世纪开始,磁学理论快速发展,新型磁性材料不断被发现。如今,磁性材料已作为一类重要的功能材料被广泛应用于各个领域,促进了现代文明的进步。永磁材料、软磁材料和磁记录材料是三大类主要磁性材料,它们与磁致冷材料、磁致伸缩材料、磁性吸波材料及新近发展的自旋电子材料构成了磁性材料的庞大家族。其中,永磁材料也被称为硬磁材料,是人类应用最早的磁性材料。

        与其他学科相比,磁学经历了从技术到科学的发展过程。中国人早在公元前300年就利用天然磁石制造了世界上最早的指南针。尽管人类很早便开始利用物质的磁性,但直到19世纪才将对于磁性的认识提升到理论阶段,磁学得以飞速发展。

        1820年,丹麦物理学家Hans Christian Ørsted通过著名的Ørsted实验发现了电流的磁效应,首次证明了电与磁之间的密切关系。同年,法国物理学家André-Marie Ampère阐明了通电线圈所产生的磁场及通电线圈间相互作用的磁力。

        1824年,英国工程师William Sturgeon研制了电磁体。

        1831年,英国科学家Michael Faraday发现了电磁感应现象,揭示了电与磁之间的内在联系,为电磁技术的应用奠定了理论基础。

        19世纪60年代,苏格兰物理学家James Clerk Maxwell创建了统一的电磁场理论,建立了著名的Maxwell方程。自此,人们对磁现象本质的认识才真正开始。

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        磁学理论发展的同时,人们对物质的磁学性质也进行了研究:

        1845年,Michael Faraday根据磁化率的不同,将物质磁性划分为抗磁性、顺磁性及铁磁性。

        1898年,法国物理学家Pierre Curie研究了抗磁性和顺磁性物质的磁性与温度的关系,并提出了著名的居里定律。

        1905年,法国物理学家Paul Langevin利用经典统计力学理论,解释了第一类顺磁性随温度变化的规律。此后,Léon Brillouin在Langevin理论的基础上,考虑了磁场能量的不连续性,提出了半经典顺磁性理论。

        1907年,法国物理学家Pierre-Ernest Weiss在Langevin和Brillouin磁性理论的启发下,创立了“分子场”理论,提出了“磁畴”的概念。“分子场”和“磁畴”是当代铁磁学理论的基础,开创了铁磁学研究的两大领域,即解释分子场本质的自发磁化理论和研究铁磁体在外磁场中磁畴变化的技术磁化理论。

        1928年,Werner Karl Heisenberg从交换能出发,建立了交换作用模型,阐明了“分子场”的本质和起源。

        1936年,苏联物理学家Lev Davidovich Landau完成了现代磁学巨著《理论物理学教程》,全面系统地论述了现代电磁学和铁磁学理论。

        此后,物理学家Louis Néel提出了反铁磁性和亚铁磁性的概念和理论,细化了人类对物质磁性的认识。

        二十世纪五六十年代,随着科学技术的发展,各种磁学理论层出不穷,如RKKY作用理论和巡游电子铁磁性理论等。

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        与此同时,铁磁学理论在指导永磁材料研制方面所起的作用愈发明显。

        1917年,日本发明家本多光太郎发明了KS钢。

        1931年,日本冶金学家三岛德七发明了MK钢,而MK钢被认为是第一代永磁材料铝镍钴磁体的先驱。

        1933年,来自日本东京工业大学加藤与五郎和武井武共同发明了铁氧体铁氧体被誉为第二代永磁体,至今占有非常大的市场分额。

        1967年,奥地利物理学家Karl J. Strnat与他的同事共同发现了第一代稀土永磁体SmCo5,其性能是铝镍钴磁体的数倍。

        1977年,来自日本TDK公司的Teruhiko Ojima在Sm2Co17永磁体的研究中取得成功,宣告了第二代稀土永磁体的诞生。

        1983年,日本科学家佐川真人和美国科学家John Croat分别发明了烧结钕铁硼磁体钕铁硼快淬磁粉。作为第三代稀土永磁体,钕铁硼磁体极大促进了现代文明的进步。

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