Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
ре2-1-^реа+_|_е--1 чт0 приводит
к высокой электронной проводимости. Например, проводимость магнетита Ре304 = _ Ре2+Ре23+04 составляет
102—103 (Ом-см)-1 при комнатной температуре, что на — 15 порядков выше проводимости железо-иттриевого граната. Высокая проводимость Ре304 объясняется присутствием в нем железа в разных степенях окисления.
В
Не и
Рис. 16.15. Прямоугольная петля гистерезиса, необходимая для работы устройств хранения информации.
16.4.2. Запоминающие устройства
Магнитные материалы, используемые в устройствах для хранения информации, должны обладать определенным набором магнитных свойств. Это должны быть магнитно-мягкие материалы, вихревые токи в которых малы, и главное они должны характеризоваться петлей гистерезиса определенной формы-— прямоугольной или квадратной (рис. 16.15). Материалы с прямоугольной или квадратной петлей гистерезиса замечательны тем, что, если намагниченный образец поместить в магнитное поле обратной полярности, в нем не будет происходить никаких изменений до тех пор, пока напряженность магнитного поля не превысит величины коэрцитивной силы Нс. В этот момент намагниченность резко изменит свой знак. Два направления ориен
11—1426
162
16. Магнитные свойства
тации намагниченности (+ и —) используют для обозначения 0 и 1 в двоичной системе исчисления. Некоторые магнитные ферриты обладают этими необходимыми характеристиками, причем время переключения составляет ^10~6 с. Такие материалы находят применение в современной вычислительной технике.
16.4.3. Элементы памяти на цилиндрических магнитных доменах
Не так давно были разработаны новые тины элементов памяти на основе тонких слоев гранатов (толщиной в несколько микрометров), эпитак-сиально выращиваемых на немагнитных подложках (гл. 2). Пленки осаждают при высоких температурах. Путем тщательного подбора состава граната, и в особенности получая гранаты с определенным параметром решетки, добиваются небольшого различия коэффициентов термического расширения пленки и подложки. При охлаждении до комнатной температуры сжатие пленки и подложки идет в разной степени. Возникающие в результате этого напряжения достаточны для появления в пленке граната направлений наиболее предпочтительной намагниченности, которые перпендикулярны плоскости пленки. Образующаяся при этом доменная структура пленки имеет результирующую намагниченность, направленную строго вверх или вниз. Если эту пленку рассматривать в поляризационный микроскоп, можно увидеть, что домены имеют форму цилиндров (или пузырьков). Как отмечалось в разд. 16.4.2, такие магнитные материалы можно использовать как элементы памяти в ЭВМ, использующих двоичную систему исчисления.
16.4.4. Постоянные магниты
Чтобы материалы можно было использовать в качестве постоянных магнитов, они должны обладать высокими значениями намагниченности насыщения, магнитной энергии (т. е. В-Н)г коэрцитивной силы, остаточной намагниченности, температуры Кюри и магнитной кристаллографической анизотропии. Имеются две группы материалов, используемых в качестве постоянных магнитов: материалы па основе таких металлов, как 1ч\ Со, N1, и магнитно-жесткие оксиды тина гексаферрита бария или магне-тонлюмбита бария. Рассмотрим пути оптимизации магнитных характеристик этих материалов.
Жесткость магнитов может быть повышена, если будут найдены способы закрепления доменных стенок или уменьшения их подвижности. Этого можно достичь, например, путем введения в сталь специальных добавок, таких, как хром или вольфрам, которые вызывают при охлаждении выделение карбидной фазы или мартенситное превращение. Одно из последних достижений— создание сплава алиико—•ферромагнитного материала, представляющего собой матрицу на основе алюминия, в которую внедрено большое количество мелкокристаллических областей. В состав этих областей входят кобальт и никель. Намагниченность всех областей имеет одно и то же направление, причем
'Упражнения
163
оказывается очень трудно размагнитить такой магнит или изменить его магнитную ориентацию.
Оксидные магниты, такие, как гексаферрит бария, относительно легки и дешевы. Хотя их собственные магнитные свойства уступают магнитным характеристикам сплава алнико, их можно улучшить путем создания на стадии синтеза магнитно-упорядоченной текстуры. Это достигается следующим образом: исходный материал помещают во внешнее магнитное поле и придают ему соответствующую форму, а затем спекают при высокой температуре. Влияние внешнего магнитного поля состоит в магнитном упорядочении зерен, и это повышает остаточную 11а м аг 11 и чепность м атер и ал а.
Упражнения
16.1. Как, используя магнитные весы Гун, можно определить, является ли данное вещество парамагнетиком, ферромагнетиком или антиферромагнетизм?
16.2. Мопокепд ванадия диамагнитен, он-—хороший проводник электричества. Оксид никеля-.....парамагнетик при высокой температуре и аптифер-
ромагпетик при низкой температуре. Он плохо проводит электрический ток. Объясните эти факты.
16.3. Объясните следующие магнитные свойства шпинелей: a) ZnFeoO,, — лптиферромагнетик; б) MgFe^Oi— феррнмагнетик, причем его магнитный момент возрастает с температурой; в) MnFc20,i — феррнмагнетик, его магнитный момент не зависит от температуры.
