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玻璃的磁学性质 为您解析玻璃的磁性

作者:admin 发布日期:2019/9/24 关注次数: 二维码分享

含有过渡金属离子和稀土金属离子的氧化物玻璃一般具有磁性。例如,含Ti3+、V4+、Fe3+、Co3+等氧化物的磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃或氟化物玻璃都具有磁性,而且是一种强磁性物质。


(1)玻璃的磁化率磁化率可用下式表示:μ=I/H

式中I——磁感应强度,Gs(1Gs=10-4T);H——磁场强度,Oe(1Oe=79.5775A/m);  μ——磁化率。

μ很小(10-6量级),为弱磁性物质,如果μ为负值(μ<0),称为反磁性物质。如果μ为正值(μ>0),称为顺磁性物质。另外,如果磁感应强度与磁场强度不呈直线关系,而是更复杂的函数关系,且不是单值的,这类物质称为铁磁性物质。


(2)玻璃的反磁性以酸性氧化物构成的酸性玻璃是反磁体,含有不成对电子的稀土离子(如La3+、Cd3+)的玻璃也为反磁体。反磁性玻璃的磁化率与含有的极化离子的原子数成正比。


(3)玻璃的顺磁性在周期表中稀土离子和过渡元素(铁族、钯族、铂族、锕族)离子都是顺磁性离子,前者具…4f0~145s25p65d26s2的电子构型,后者具有未充满的3d~6d的电子壳层。在玻璃中由于基质具有反磁性,故只有当顺磁离子浓度超过定值时整个玻璃才为顺磁体。顺磁体的磁化率为μp。


顺磁体的磁化率公式μp


式中N——1g玻璃中含有顺磁性离子数;K——玻尔兹曼常数;u——单位顺磁性离子的磁导率;T——热力学温度。


μp为顺磁体在弱磁场时的磁化率与温度关系(居里定律)。在温度很低或磁场很强时,I和H的直线关系被破坏。


一般玻璃为弱磁性物质,但含有铁磁性晶体的微晶玻璃具有强磁性。如B2O3-BaO-Fe2O3玻璃在合适的热处理制度下析出BaFe12O19或Fe2O3·Fe3O4;B2O3-MnO-Fe2O3玻璃也可析出铁磁性微晶。含铁磁物质的玻璃通过快冷就可以得到含10nm大小的铁磁颗粒,并通过热处理微晶化的方法控制析出晶相和大小,以改变玻璃的磁性。强磁性微晶玻璃随微晶颗粒的大小不同,可以有不同的磁性。


大的微晶粒子属于多畴区,磁畴由畴壁分开,多个磁畴存在于一个颗粒中,这时材料以狭窄的磁滞回线为特征,具有低的矫顽力;较细的晶粒属于单畴区,此时颗粒内没有畴壁形成,每一个颗粒是一个磁畴,靠磁畴转动来磁化;颗粒再小达到超顺磁区,这时颗粒也是单畴,但单磁畴很小,使热能可以克服各向异性,并扰乱磁化方向,使小粒子内部的铁磁性和反铁磁性耦合起来,使材料的磁性在“阻塞温度”以上为顺磁性,在此温度以下为铁磁性(具有磁滞现象)。


玻璃的磁性与玻璃组成的电子构型有密切的关系。而电子构型对磁性的贡献强烈地受周围电场的影响,这与光的吸收特性极为相似,因此顺磁性和光吸收用配位场理论可作最好地解释。如有呼和浩特玻璃定制加工的需要可直接电联客服详谈需求。

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