Намагниченность, магнитный гистерезис, коэрцитивная сила, магнитная восприимчивость, наноматериалы

Введение 4
1. Намагниченность как физическое явление 5
1.1 Определение намагниченности 5
1.2 Динамика 6
1.3 Перемагничивание 6
1.4 Размагничивание 7
2. Магнитный гистерезис 8
2.1 Физическое происхождение 9
2.2 Измерение 9
3. Коэрцитивная сила 11
3.1 Понятие коэрцитивной силы 11
3.2 Экспериментальное определение 12
3.3 Теория 12
3.4 Значимость 13
4. Магнитная восприимчивость 14
4.1 Парамагнетизм и диамагнетизм 15
4.2 Экспериментальное измерение 15
5. Наноматериалы 16
5.1 Определение понятия «наноматериал» 16
5.2 Источники 17
5.2.1 Инженерные 17
5.2.2 Случайный 17
5.2.3 Природные 17
5.3 Типы 18
5.4 Характеристика 19
Заключение 21
Список использованной литературы 22

Весь текст будет доступен после покупки

Возрастающий интерес, проявляемый в настоящее время к магнитным наночастицам, вызван как поиском новых материалов для практических применений, так и фундаментальными вопросами, касающимися изменений свойств материалов при их уменьшении до наноразмерной области. Действительно, при уменьшении размеров возрастает роль поверхностных эффектов, и при сопоставимом количестве «поверхностных» атомов и атомов, заключенных в «объеме», свойства наночастицы могут сильно отличаться от объемного «аналога». Применительно к материалам, проявляющим магнитное упорядочение в «объемном» виде, магнитная структура может кардинально измениться – при структурной однородности частицы в ней может существовать не одна магнитная фаза. Ярким примером этому являются наночастицы материалов, проявляющих в «объемном» виде антиферромагнитное упорядочение: в них благодаря дефектам появляется нескомпенсированный магнитный момент, который «сосуществует» вместе с антиферромагнитным упорядочением «в объеме» частицы. Кроме того, наличие оборванных химических связей на поверхности и конечный размер частиц зачастую приводят к изменению температуры магнитного упорядочения или магнитного перехода. Следует отметить еще один немаловажный факт: некоторые материалы могут быть получены и существуют только в наноразмерном виде. И здесь принципиально важным является установление фундаментальных основ формирования магнитных свойств.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Намагниченность как физическое явление
В классическом электромагнетизме намагниченность - это векторное поле, выражающее плотность постоянных или индуцированных магнитных дипольных моментов в магнитном материале. Движение в этом поле описывается направлением и является либо осевым, либо диаметральным. Источником магнитных моментов, ответственных за намагничивание, могут быть либо микроскопические электрические токи, возникающие в результате движения электронов в атомах, либо спин электронов или ядер. Чистая намагниченность возникает в результате реакции материала на внешнее магнитное поле. Парамагнитные материалы имеют слабую индуцированную намагниченность в магнитном поле, которая исчезает при удалении магнитного поля. Ферромагнитные и ферримагнитные материалы имеют сильную намагниченность в магнитном поле, и могут быть намагничены так, чтобы иметь намагниченность в отсутствие внешнего поля, становясь постоянным магнитом. Намагниченность не обязательно равномерна в пределах материала, она может варьироваться между различными точками. Намагниченность также описывает реакцию материала на приложенное магнитное поле, а также то, как материал изменяет магнитное поле, и может быть использована для расчета сил, возникающих в результате этих взаимодействий. Ее можно сравнить с электрической поляризацией, которая является мерой соответствующей реакции материала на электрическое поле в электростатике. Физики и инженеры обычно определяют намагниченность как количество магнитного момента на единицу объема. [1] Она представлена псевдовектором M.
1.1 Определение намагниченности
Поле намагниченности или М-поле может быть определено в соответствии со следующим уравнением:

где dm - элементарный магнитный момент, а dV - элемент объема; другими словами, М-поле - это распределение магнитных моментов в соответствующей области или коллекторе. Это лучше проиллюстрировать с помощью следующего соотношения:

где m - обычный магнитный момент, а тройной интеграл означает интегрирование по объему. Это делает М-поле полностью аналогичным полю электрической поляризации, или Р-полю, используемому для определения электрического дипольного момента p, создаваемого аналогичной областью или коллектором с такой поляризацией:

где dp - элементарный электрический дипольный момент.
Эти определения P и M как «моменты на единицу объема» широко приняты, хотя в некоторых случаях они могут привести к двусмысленности и парадоксам. [1]
М-поле измеряется в амперах на метр (А/м) в единицах СИ.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Gonano C.A., Zich R.E., Mussetta M. Definition for Polarization P and Magnetization M Fully Consistent with Maxwell's Equations. Progress in Electromagnetics Research B. 2015. - 83-101 pp.
2. Stohr, J.; Siegmann, H. C. Magnetism: From fundamentals to Nanoscale Dynamics, Springer-Verlag. 2006.
3. Stanciu, C. D.; et al. Physical Review Letters 99. 2007.
4. Demagnetization. Introduction to Magnetic Particle Inspection. NDT Resource Center. Electronic resource: http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/MagParticle/Physics/Demagnetization.htm
5. Chikazumi, Soshin. Physics of ferromagnetism (2nd ed.). Oxford: Oxford University Press. 1997.
6. Monod, P.; Prejean, J. J.; Tissier, B. Magnetic hysteresis of CuMn in the spin glass state. J. Appl. Phys. 1979.
7. Fliegans, J., Tosoni, O., Dempsey, N. M., Delette, G. Modeling of demagnetization processes in permanent magnets measured in closed-circuit geometry. Applied Physics Letters. 2020.
8. Giorgio Bertotti. Hysteresis in Magnetism: For Physicists, Materials Scientists, and Engineers. Elsevier Science. 1998.
9. Gaunt, P. Magnetic viscosity and thermal activation energy. Journal of Applied Physics. 1986.

Весь текст будет доступен после покупки