磁鐵周圍存在的特殊物質(zhì)形態(tài)稱為磁場,其基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或運動電荷產(chǎn)生力的作用,可用磁感應(yīng)強(qiáng)度(單位:特斯拉 T)衡量磁場強(qiáng)弱。為直觀描述磁場分布,物理學(xué)引入磁感線模型:磁感線從磁鐵 N 極出發(fā),回到 S 極,形成閉合曲線,且任意兩條磁感線不相交。實際測量中,可通過鐵屑實驗觀察磁感線形態(tài) —— 將磁鐵置于鋪有鐵屑的白紙下,鐵屑會沿磁感線方向排列,呈現(xiàn)出中間稀疏、兩極密集的分布特征,這也印證了 “磁鐵兩極磁場強(qiáng),中間弱” 的規(guī)律。此外,磁場具有疊加性,多個磁鐵的磁場會相互作用,形成復(fù)雜的合磁場,這一特性在磁懸浮列車、核磁共振設(shè)備中被利用。環(huán)形磁鐵軸向充磁可形成閉合磁路,常用于能量轉(zhuǎn)換裝置。廣東智能家居磁鐵

鐵磁性材料之所以能被磁化,關(guān)鍵在于其內(nèi)部存在 “磁疇” 結(jié)構(gòu)。磁疇是材料內(nèi)部尺寸約 10??~10?2cm 的微小區(qū)域,每個磁疇內(nèi)的原子磁矩(由電子自旋和軌道運動產(chǎn)生)自發(fā)排列整齊,形成類似小磁鐵的單元。未磁化的材料中,磁疇方向雜亂無章,總磁矩相互抵消,對外不顯磁性。當(dāng)施加外部磁場時,磁疇會逐漸轉(zhuǎn)向與外磁場一致的方向:弱磁場下,磁疇通過 “壁移” 擴(kuò)大同向磁疇范圍;強(qiáng)磁場下,磁疇直接翻轉(zhuǎn)至外磁場方向。當(dāng)所有磁疇方向基本一致時,材料達(dá)到 “磁飽和” 狀態(tài),此時即使增大外磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度也不再明顯的提升。而永磁體之所以能長期保磁,是因為其內(nèi)部磁疇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,磁疇翻轉(zhuǎn)所需的 “矯頑力” 較高,不易受外部環(huán)境干擾而失磁。廣東新能源磁鐵性能航空發(fā)動機(jī)的某些部件采用磁鐵定位,確保高速運轉(zhuǎn)時各組件的相對位置準(zhǔn)確。

磁性分離技術(shù)依靠磁鐵實現(xiàn)物質(zhì)的高效分選,在環(huán)保、食品、礦業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用比較廣。水處理系統(tǒng)中,磁性過濾器通過磁鐵吸附水中的鐵磁性雜質(zhì),保護(hù)后續(xù)設(shè)備免受磨損;食品加工中,磁選機(jī)可清理原料中混入的鐵屑等異物,確保食品安全;礦物加工中,濕式磁選機(jī)利用不同礦物的磁性差異,實現(xiàn)鐵精礦與脈石的分離。高梯度磁分離技術(shù)采用細(xì)導(dǎo)磁絲形成密集磁場梯度,可分離弱磁性物質(zhì),如高嶺土提純中的鐵鈦雜質(zhì)去除。磁性分離設(shè)備的性能取決于磁鐵的磁場強(qiáng)度、梯度分布和物料流經(jīng)路徑的優(yōu)化設(shè)計。
磁鐵在科學(xué)研究中是不可或缺的工具。高能物理實驗中,超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生的強(qiáng)磁場可約束高能粒子運動,如大型強(qiáng)子對撞機(jī)中的 dipole 磁鐵能產(chǎn)生 8.3 特斯拉的磁場;材料科學(xué)研究中,變溫磁場系統(tǒng)可研究物質(zhì)在不同溫度和磁場條件下的磁學(xué)特性;生物醫(yī)學(xué)研究中,磁場調(diào)控的納米磁珠可定向輸送藥物至病灶部位。脈沖強(qiáng)磁場裝置能產(chǎn)生瞬時高達(dá) 100 特斯拉的磁場,為探索物質(zhì)在極端條件下的新特性提供了可能。磁鐵的均勻性和穩(wěn)定性直接影響實驗數(shù)據(jù)的可靠性,科研用磁鐵的磁場均勻度通常要求達(dá)到 1ppm 級別,長期穩(wěn)定性優(yōu)于 0.1ppm / 天。高溫會破壞磁鐵磁疇排列,導(dǎo)致磁性減弱甚至消失。

稀土永磁材料(釹鐵硼、釤鈷)是現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)鍵材料,其制造依賴稀土元素(釹、釤、鏑等)。全球稀土資源分布不均,中國占全球儲量的 36%,且是釹鐵硼的主要生產(chǎn)國(占全球產(chǎn)量的 85% 以上)。鏑(Dy)是提高釹鐵硼高溫穩(wěn)定性的關(guān)鍵元素,中國南方離子型稀土礦是鏑的主要來源,全球供應(yīng)量占比超 90%。由于稀土資源的稀缺性與戰(zhàn)略重要性,各國均在推動稀土替代材料研發(fā)(如無鏑釹鐵硼、鐵氮化合物),同時加強(qiáng)稀土回收技術(shù)(如從廢舊電機(jī)、硬盤中提取稀土元素),以降低資源依賴。防窺屏幕保護(hù)膜邊緣嵌入細(xì)小花紋磁鐵,貼合手機(jī)時增強(qiáng)吸附力,不易脫落。廣東新能源磁鐵性能
選礦過程中,磁鐵可分離礦石中的鐵磁性礦物,提高目標(biāo)礦物的純度。廣東智能家居磁鐵
軟磁鐵氧體(如 Mn-Zn 鐵氧體、Ni-Zn 鐵氧體)具有高磁導(dǎo)率、低損耗的特性,是電子元件的關(guān)鍵材料。Mn-Zn 鐵氧體的磁導(dǎo)率可達(dá) 10?-10?μ?,主要用于低頻(1kHz-1MHz)領(lǐng)域,如開關(guān)電源變壓器鐵芯、電感線圈,其損耗(包括磁滯損耗、渦流損耗)需控制在較低水平(如 100kHz 下?lián)p耗≤500mW/cm3)。Ni-Zn 鐵氧體則具有高電阻率(10?-10?Ω?cm),適用于高頻(1MHz-1GHz)場景,如射頻天線、濾波器、電磁干擾(EMI)屏蔽件。軟磁鐵氧體的性能與配方密切相關(guān),通過調(diào)整 Mn、Zn、Ni 的比例,可優(yōu)化其磁導(dǎo)率、居里點與損耗特性,滿足不同電子設(shè)備的需求。廣東智能家居磁鐵