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通過添加非磁性元素使鐵磁體磁性更強(qiáng)

2017-06-27 13:37:15 作者：本網(wǎng)整理來源：新材料在線分享至：

美國能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，通過向釓鍺合金中添加大量幾乎沒有磁性的元素鈧，這一完全不可能的方式，使磁性材料的磁性功能得到加強(qiáng)。

它是如此地令人意外，以致于研究人員在他們發(fā)表的研究成果中，稱其為“違背直覺的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成果”。“當(dāng)人們談到磁學(xué)時(shí)，他們不會(huì)對(duì)鈧談及太多，因?yàn)闆]有必要對(duì)該元素做過多談?wù)摚?rdquo;艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合科學(xué)家，雅羅斯拉夫。麥綴科說道，“它不僅是稀有元素，而且價(jià)格貴，幾乎不會(huì)顯示磁性特征。”

“傳統(tǒng)的智者說，如果你拿A和B兩種復(fù)合物，并將它們組合在一起，你通常會(huì)得到一些兩種復(fù)合物特性的綜合特征屬性。但在釓中加入鈧的情況中，我們觀察到了突如其來的異常。”

多年來對(duì)磁熱材料的研究探索，關(guān)系到之前，由維塔利。佩切爾斯基及后來的卡爾。格施奈德納在1997年，在稀土合金中發(fā)現(xiàn)的巨大磁熱效應(yīng)，為在磁性稀土復(fù)合物中，尋找隱藏特性的計(jì)算理論模型打下基礎(chǔ)。磁性稀土復(fù)合物是通過引入少量其它元素，改變已知材料的電子結(jié)構(gòu)而形成的。

“從計(jì)算模型中，我們估計(jì)到鈧會(huì)給工作臺(tái)帶來一些非同尋常的東西：在它單獨(dú)的3d電子行為中，我們看到了出乎意料的巨大磁力矩提升，”艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合科學(xué)家，杜爾加。博迪亞說，“它對(duì)釓的5d電子及鈧的3d電子狀態(tài)進(jìn)行混合，這是利用鈧加強(qiáng)磁力，及使其形成鐵磁體狀態(tài)的關(guān)鍵。”

“基礎(chǔ)研究需要經(jīng)過一段時(shí)間，才能產(chǎn)生成果。這就是一個(gè)典型范例，在二十年前，我們的研究團(tuán)隊(duì)就已開始研究那些被稱為5：4的復(fù)合物，”艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，及愛俄華州立大學(xué)的著名教授維塔利。佩查爾斯基說，“只有現(xiàn)在在我們對(duì)這些獨(dú)特的包含稀土元素的材料有了足夠解，對(duì)它們的研究不僅變得輕松，而且能按照我們的意愿，準(zhǔn)確預(yù)測操作方式以改變它們的屬性。”

這一發(fā)現(xiàn)將極大改變對(duì)鈧及其它傳統(tǒng)非磁性元素在磁性材料研發(fā)方面的考慮及利用，從而可能創(chuàng)造出新的對(duì)有用磁性稀土復(fù)合物進(jìn)行控制，操作，加強(qiáng)磁性功能的工具。

該研究在論文有深入討論，由雅羅斯拉夫。麥綴科，杜爾加。博迪亞，劉晶，維塔利。佩查爾斯基，共同著作的《用鈧加強(qiáng)磁性功能，打破稀土設(shè)計(jì)的模式》的論文，發(fā)表在《化學(xué)材料》雜志上。

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