5.1.1 材料的磁性及居里温度-|||-5.1.1.1 反磁性-|||-某些材料在外加磁场H的作用下,其感生的磁化强度M与H的方向相反,表现为反-|||-磁性(diamagnetism)。-|||-材料的反磁性和顺磁性可用以下公式分析判断:-|||-M=xH-|||-该式中x为磁化率,当 lt 0 时,材料的磁性为反磁性。-|||-图 5-4(a) 展示了反磁性的实质及影响因素,从中可以看出,反磁性材料中没有未成对-|||-电子(即单电子),x不随温度T变化而变化。-|||-作为一反磁性实例[图 5-4(b)], 在核磁共振(NMR)的体系中,苯环中离域的π电子-|||-在垂直于苯环平面的外加磁场作用下,产生环电流,而环电流可产生一个和外加磁场方向相-|||-反的磁场。-|||-5.1.1.2 顺磁性-|||-与反磁性相反,顺磁材料在外加磁场H的作用下,其感生的磁化强度M与H的方向相同,-|||-也即 gt 0 从图 5-5 中可以看出,顺磁材料存在单电子;x与温度T成反比关系,即服从居里定-|||-律。顺磁性 (paramagnetism) 的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩,因而具-|||-有原子或分子磁矩以下统称原子磁矩),而这些磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。-|||--XB x-|||-lt 0 T 环电流-|||-H 常量-|||-斜率=x-|||-环电流产-|||-没有未成对电子 磁场-|||-外加磁场-|||-(a)实质及影响因素 (b)实例一苯环中的反磁性-|||-图 5-4 反磁性-|||-x-|||-斜率-|||-H-|||-=xH T-|||-gt 0 居里定律-|||-① 单电子-|||-顺磁性的实质及影响因素-|||-具有铁磁性(ferromagnetism)的材料也含有成单电子(图5-6),此类材料易磁化,-|||-gt 0, 但磁化强度M与外加磁场H的关系为非线性的复杂函数关系。在铁磁性材料中,原-|||-子磁矩可趋于同向平行排列,即自发磁化至饱和,称为自发磁化,这是铁磁性材料的基本特-|||-征,另外,铁磁性材料在温度达到居里点时,它可以转化为顺磁性。-|||-图5-6 铁磁性的实质 图5-7 反铁磁性的实质 图588亚铁磁性的实质-|||-5.1.1.4 反铁磁性-|||-在原子磁矩受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中,如果相邻成单电子自旋呈现相反-|||-方向排列(图 5-7), 这种相互抵消作用使总的净磁矩在不受外场作用时仍为零,这一现象-|||-称为反铁磁性 (antiferromagnetism)。-|||-5.1.1.5 亚铁磁性-|||-当反铁磁性原理(图 5-7) 中的相邻成单电子自旋反向抵消作用变得不对称时(图5--|||-8),将产生剩余原子磁矩,这就是亚铁磁性(ferromagnetic)的实质,铁磁性和亚铁磁性都-|||-属于强磁性范畴,而顺磁性属于弱磁性。铁氧体大都是亚铁磁体。-|||-5.1.1.6 居里温度-|||-居里温度(亦称居里点)是一阈值,它是这样定义的,在此温度以上,材料的自发磁化强度-|||-为零。因此,居里温度也是铁磁性材料(或亚铁磁性材料)转变为顺磁状态的临界温度。