磁性纳米体系形状各向异性效应的微磁学模拟

利用微磁学模拟软件OOMMF详细研究了形状对磁性纳米体系矫顽力的影响。模拟结果显示当体系厚度一定时,随着长度和宽度的增加,矫顽力先迅速降低,然后逐渐趋于平缓,通过计算体系的退磁因子论证了矫顽力降低的原因主要来源于形状各向异性。同时,对不同尺寸体系的磁化反转过程进行了研究,结果发现由于形状各向异性的影响,体系在不同的尺寸范围内表现出不同的磁化反转过程,这种不同的磁化反转过程,是引起体系矫顽力大小有所差异的主要原因。

面内形状各向异性能对自旋转矩振荡器零场振荡特性的影响

利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程,在理论上研究了由磁矩垂直于膜面的自由层和磁矩平行于膜面的极化层组成的自旋转矩振荡器的振荡特性.数值结果表明面内的形状各向异性能,可以使自旋转矩振荡器在无磁场情形下产生自激振荡.此特性可以用能量平衡方程解释,即面内形状各向异性能可以导致系统中自旋转矩提供的能量与阻尼过程所消耗的能量之间的平衡.特别是,面内的形状各向异性能越大,自旋转矩振荡器的可操控电流范围越大,并且产生微波信号的频率越大,但其阈值电流几乎不变.

形状各向异性对自旋霍尔存储器件特性的影响

为了能够分析横向尺寸小于100nm的平面自旋霍尔存储单元的器件特性,通过引入椭圆薄膜磁体的退磁因子,建立了能够准确分析单元形状各向异性影响的宏自旋模型;给出了自由层磁矩脱离平衡态与反转的阈值电流密度表达式,并通过宏自旋模拟与微磁模拟验证了表达式的正确性;进一步分析了存储单元热稳定性,以及室温下的阈值反转电流密度与自由层形状的关系。研究表明,上述关键性能指标可以通过合理设计自由层几何结构得到有效提升。

纳米磁性存储单元的形状各向异性效应

用OOMMF软件研究了纳米磁颗粒内磁化强度的翻转,对比了磁化强度在各种不同形状的相同材料内的翻转时间,发现在双轴磁晶各向异性材料中磁化强度的翻转特性与材料的形状密切相关.矩形材料的各向异性能够有利于材料内磁化强度更快地翻转,而且可以降低翻转所需的外加磁场强度.

用转矩仪测量薄膜磁各向异性的研究

本文讨论由转矩仪测量薄膜材料磁各向异性的一个新方法。当单轴各向异性膜材料的本征易轴随机取向与膜平面的夹角为α时，通过测量本征易轴和形状各向异性易轴合成的表观易轴的取向（与膜平面间的夹角）以及常数值，就可以计算得到膜材料的本征磁各向异性常数和易轴的空间取向。

钴纳米线的模板制备与磁性

利用二次阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝模板.用直流电化学沉积方法成功地在模板孔道内制备了钴纳米线.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的形貌、晶体结构和磁性进行了研究.结果表明,模板的孔径均匀,孔道平直.钴纳米线为多晶的六方密堆积结构.钴纳米线具有明显的磁各向异性,这主要起源于纳米线的形状各向异性.

多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的各向异性研究

由麦克斯韦方程出发，导出了多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的理论计算公式，通过数值分析，阐述了多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的各向异性．通过纤维取向样品的制备和测试，实验验证了电磁参数的各向异性．理论和实验研究均表明，多晶铁纤维吸收剂的微波电磁参数具有明显的形状各向异性，其轴向磁导率大于径向磁导率，轴向介电常数大于径向介电常数．

铁纳米线阵列的结构与微观磁性

采用电化学方法制备了平行排列的Fe纳米线阵列.利用透射电镜、X-射线衍射、物性测量系统和穆期堡尔谱分别对样品的形貌、晶体结构、宏观磁性和微观磁性进行了研究.结果表明样品形状均匀,但沿纳米线方向有晶体织构,且存在着很强的形状各向异性.利用结果,结合计算机模拟,对样品中原子磁矩的分布进行了讨论.

铈对AlNiCo_5合金的磁性及微结构的影响

研究了Ce对AlNiCo5合金磁性能的影响及其作用机理。发现Ce对AlNiCo5合金有助于柱晶的生长 ,促使析出相铁磁粒子 (柱晶粒 )长轴沿磁场热处理时磁场方向选优排列 ,且使析出的单轴形状各向异性有所提高 ;随着Ce含量由0wt%增到 1wt% ,产品磁性能的一致性增高 ,(BH) m、Br均逐渐增大 ;

基片倾斜角度对TbFe薄膜磁致伸缩性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了非晶态 TbFe磁致伸缩薄膜,通过基片的倾斜安装研究了基片倾斜角度对TbFe薄膜磁致伸缩性能的影响。结果表明:随着基片倾斜角度的增大 TbFe薄膜的磁致伸缩系数增大,在外加磁场110kA·m-1下基片倾斜角度为 60°时薄膜磁致伸缩系数达到最大值 1.02×10-4,并且随着基片倾斜角度的增大 TbFe薄膜的易磁化方向由垂直膜面方向逐渐转向平行膜面方向。这是由于倾斜基片溅射形成的倾斜的薄膜柱状微结构产生的形状各向异性引起的。

磁纳米线阵列交换偏置研究

讨论了磁纳米线阵列中静磁相互作用导致的交换偏置问题。采用伊辛模型并利用蒙特卡洛方法比较了三角点阵纳米线阵列上不同反转比下的静磁相互作用能和形状各向异性能的大小。根据斯通纳-沃尔法斯模型,交换偏置场主要来自偶极相互作用场。计算表明,交换偏置场随反转比增大相比最大值下降很快。纳米线长度涨落对体系的交换偏置影响很小。分析了实验中对实际纳米线阵列观察不到明显交换偏置现象的原因。

可控径向分支钴颗粒的制备及电磁性能研究

微纳米级铁磁性金属颗粒的外形调控会导致各向异性和表面原子比例变化,并对其电磁性能有很大影响。工作利用一步水热还原法制备了具有发散分支结构的微米级钴颗粒。通过对反应体系组成的设计实现了分支结构尺寸的调控,根据分支的长径比不同,分别得到了剑麻状,花状以及类球状颗粒。采用SEM、TEM和XRD对所得材料进行了形貌及结构表征,用VSM以及矢量网络分析仪对材料的室温磁性能和电磁参数进行了测试。研究了材料在2~18 GHz频段的微波电磁特性。结果表明,基于形状各向异性带来的表面原子比例和矫顽力提升,以及多尺度的花瓣结构对入射电磁波的多重散射效应,适度的分支结构(花状)的钴颗粒具有最好的电磁波损耗能力。研究还发现,一方面分级结构可通过更丰富的界面和多尺度协同促进电磁波的多重反射和散射,进而延长传输路径并增强微波耗散;而另一方面,过高的分支化结构会导致吸波复合材料的电导率和介电损耗提高,不利于吸收剂添加量的提升和阻抗匹配设计。

直流电沉积钴纳米线的生长取向控制

目的通过调节沉积电流密度动态地控制钴纳米线择优生长方向,以制备磁性能良好的一维钴纳米线.方法利用制备出的带有高度有序性纳米孔的氧化铝模板,通过直流恒电流电化学沉积方法,调节沉积电流密度的大小,制备出一系列钴纳米线阵列,并利用XRD衍射仪和VSM振动磁强计测量其磁性能,包括矫顽力、剩磁比和各向异性的特点.结果制备出了包括[101]择优取向、[100]择优取向及非晶态等结构的一维Co纳米线阵列,重点分析了具有[101]择优取向纳米线阵列的特点.结论总结出了钴纳米线对于[101]晶向的易磁化规律.

专利集锦

瓦形永磁铁氧体的成型模具的下凸模;大尺寸稀土各向异性粘结磁体的磁场凝胶注模成型方法;磁性微粉及其制备方法;具有强形状各向异性的纳米颗粒的制备方法;

海外橡胶期刊摘要精选

聚异戊二烯橡胶纳米复合材料中具有高形状各向异性纳米石墨的填料网络及其与炭黑的协同作用 用具有高比表面积和高形状各向异性的纳米石墨与炭黑（CB）一起制备聚异戊二烯橡胶（IR）纳米复合材料。拉伸性能和动态力学性能测试证明：纳米石墨在较低用量下在纯IR中可形成填料网络,并在有CB存在的情况下,可在较低用量下形成复合填料网络。

填料形状对Fe@Ag核壳复合粒子的电磁特性的影响

运用液相化学还原Ag技术,制备了球形和片形2种Fe@Ag核壳复合粒子.表征了这2种屏蔽填料的物相、表面形貌和化学组成,研究了其静磁性能,分析了填料的形状对复合材料的复磁导率、电导率和屏蔽效能等电磁特性的影响.结果表明:2种复合粒子均为核壳结构完整的Fe@Ag核壳复合粒子,其Ag壳层均匀且致密;球形和片形Fe@Ag核壳复合粒子均具有良好的软磁性能;与形状各向同性的屏蔽填料相比,以片形Fe@Ag核壳复合粒子为填料的电磁屏蔽复合材料的复磁导率更高,体积电阻率更低,该复合材料在电磁波频率范围为30—1500 MHz内的屏蔽效能(SE)为-51—-55 dB,优于以球形Fe@Ag核壳复合粒子为填料的电磁屏蔽复合材料.并且从理论上分析了片形Fe@Ag核壳复合粒子的电磁屏蔽复合材料对电磁波的吸收损耗更强和屏蔽效能更高的物理本质.

DLVO作用力对非布朗悬浮液的流变学和微观结构的影响

悬浮液的宏观流变特性往往与它们的微观结构变化密不可分,一些实验研究表明DLVO相互作用,即由于悬浮颗粒表面电荷而产生的微观排斥力和吸引力,对悬浮液的微观结构,特别是对团簇的形成有重大影响.在这项研究中,通过结合DLVO作用力与水动力和摩擦接触的数值模拟研究了非布朗悬浮液的流变特性及其微观结构.本文确定了不同的机制来解释排斥性和黏附性悬浮液的不同流变反应,揭示了颗粒团簇的演变和悬浮液流变学之间的重要联系.在排斥性系统中,排斥力和水动力之间的竞争以及由此产生的最小颗粒分离分布的变化是在低剪切率下第一次剪切变稀的原因.剪切增稠是在高剪切率下观察到的,并且由颗粒接触主导.吸引力的增强加大了悬浮液的黏度,同时掩盖了剪切增稠,即使在第一次剪切变稀的条件下,颗粒也会进行接触。第二法向应力差表现出与黏度相似的演变,而第一法向应力差主要是由波动主导的。微观结构分析显示,摩擦性团簇出现在排斥性悬浮液中,随着剪切率的增加,其数量和尺寸都在增长.另一方面,强吸引力悬浮液中的团簇会分解成更小的团簇,导致黏度降低.形状各向异性的计算表明,排斥性悬浮液中的摩擦性团簇倾向于在模拟箱中均匀地膨胀,而在高吸引强度下,团簇在强剪切时趋向于圆柱形.我们在微观结构方面的研究可以帮助弥合微观演化和宏观流变反应之间的差距,从而为非布朗悬浮液的本构模型的建立作出贡献.

电化学沉积Fe与FePd纳米线阵列的磁性

利用电化学沉积方法在氧化铝模板中制备了一维Fe和Fe0.95Pd0.05合金纳米线阵列.两种样品均有(110)晶向择优取向,纳米线直径为60nm.在这一直径下形状各向异性和内禀晶体各向异性的竞争结果很适合考察Pd掺杂的磁性行为.研究发现在FePd纳米线中,由于极少量Pd在Fe中的合金化,减弱了晶体各向异性与形状各向异性的影响,改变了磁畴结构,增强了畴壁钉扎作用,结果在Fe0.95Pd0.05纳米线中便显示出强烈的沿线方向的各向异性,方形度和矫顽力也有较大改善.

金属Ni纳米线阵列的制备及其磁性能

以Ａｎｏｐｏｒｅ 为模板，用电化学沉积的方法制备了磁性金属镍的纳米线阵列．纳米线的直径约为２００ ｎｍ ，长度约为５０ μｍ ，长度直径比Ｌ／ Ｄ 达到２５０ ．此系统中相邻纳米线间存在着很强的耦合，所以易磁化方向垂直于纳米线的轴向．

Li_(0.5-0.5x)Zn_xFe_(2.5-0.5x)O_4纳米纤维的电纺制备及其结构和磁性能

以聚乙烯吡咯烷酮、硝酸锂、硝酸锌和硝酸铁为主要原料,通过静电纺丝技术结合后期的热处理制备了直径在50～100 nm的单相Li0.5-0.5xZnxFe2.5-0.5xO4(x=0.0,0.2,0.3,0.4,0.5,0.8)纳米纤维.利用热重-差热分析、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和振动样品磁强计研究了前驱体纤维的热分解过程以及焙烧温度和化学成分对所得纳米纤维样品的晶体结构、微观形貌和磁性能的影响.结果表明:前驱体纤维经350℃焙烧后,纯相晶态的LiZn铁氧体纳米纤维基本形成.当焙烧温度由350℃升高到600℃,Li0.35Zn0.3 Fe2.35O4纳米纤维的平均晶粒尺寸由13.0 nm增大到47.5 nm,微观形貌逐渐向链状结构演化,比饱和磁化强度由39.7 A·m2·kg-1单调递增到84.5 A·m2·kg-1,而矫顽力先增大后减小,在550℃时达到最大值12.6 kA·m-1,其单畴临界尺寸约为35 nm.随着Zn含量x的增加,所制备的LiZn铁氧体纳米纤维的晶格常数近似呈线性增长,符合Vegard定律,矫顽力从x=0.0时的17.1 kA·m-1逐步减小到x=0.8时的2.4 kA·m-1,比饱和磁化强度Ms先增大后减小,在x=0.3时达到一个最大值74.7 A·m2·kg-1.与相似条件下制备的LiZn铁氧体纳米粒子相比,LiZn铁氧体纳米纤维由于其形状各向异性,而表现出相对较高的矫顽力.