《磁性高分子材料》PPT课件

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1、磁性高分子材料目录：1前言2磁性高分子材料的种类与构成3磁性高分子材料的制备方法4磁性高分子材料的应用5发展前景前言磁的故乡中华民族很早就认识到了磁现象，磁学是一个历史悠久的研究领域。指南针是中国古代四大发明之一，古代中国在磁的发现、发明和应用上还有许多都居于世界首位，可以说中国是磁的故乡。公元前3世纪，战国时期，《韩非子》中这样记载：“先王立司南以端朝夕”。《鬼谷子》中记载：“郑人取玉，必载司南，为其不惑也”。前言磁的故乡司南指南车前言磁的来源：物质的磁性来源于原子的磁性，研究原子磁性是研究物质磁性的基础。

2、原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩。原子核磁矩很小，在我们所考虑的问题中可以忽略。电子磁矩（轨道磁矩、自旋磁矩）——→原子的磁矩。前言电子轨道运动产生电子轨道磁矩电子自旋产生电子自旋磁矩构成原子的总磁矩物质磁性的起源前言自旋的电子就会使它成为一个小磁铁。前言那么为什么并不是所有的物质都具有磁性？而只有少数物质（象铁、钴、镍等）才具有磁性呢？前言电子的自转方向总共有上下两种。在一些数物质中，具有向上自转和向下自转的电子数目一样多，它们产生的磁极会互相抵消，整个原子，以至于整个物体对外没有磁性。铁磁性的起源

3、----直接交换相互作用原子间距离太远，表现孤立原子特性a.b原子核外电子因库仑相互作用相互排斥，在原子中间电子密度减少原子间距离适当时，a原子核将吸引b原子的外围电子，同样b原子核将吸引b原子的外围电子。原子间电子密度增加。电子间产生交换作用，或者说a、b原子的电子进行交换是等同的，自旋平行时能量最小。铁磁耦合原子间距离再近，这种交换作用使自旋反平行，a、b原子的电子共用一个电子轨道，抅成反铁磁耦合ab(1)(2)rabb(2)a(1)ababab前言只有少数物质（例如铁、钴、镍），它们的原子内部电子在

4、不同自转方向上的数量不一样，这样，在自转相反的电子磁极互相抵消以后，还剩余一部分电子的磁矩没有被抵消。这样，整个原子具有总的磁矩。同时，由于一种被称为“交换作用”的机理，这些原子磁矩之间被整齐地排列起来，整个物体也就有了磁性。当剩余的电子数量不同时，物体显示的磁性强弱也不同。前言在人类材料发展史上，磁性材料曾长期为含铁族或稀土金属合金和氧化物等无机磁性物质所独占，但因其比重大、脆硬、加工成型困难，使之在一些特殊场合下使用受限。高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物（合成树脂、橡胶）的新应用领域的同时

5、，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。高分子磁性材料，因具有柔软质轻、容易加工成尺寸精度高和形状复杂的制品，分子结构变化多端，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关注。前言磁性高分子材料的种类与构成磁性高分子材料的种类与构成磁性高分子材料通常可分为复合型和结构型两种。1.复合型磁性高分子材料是指以高分子材料与各种无机磁性物质通过混合、粘结、填充复合、表面复合、层积复合等方式制得的磁性体,如磁性橡胶、磁性树脂、磁性薄膜、磁性高分子微球等,目前已具有很好的实际应用价值。磁性高分子材料

6、的种类与构成例如：磁性橡胶磁性挂钩磁性高分子材料的种类与构成磁性胶片磁性高分子微球磁性高分子材料的种类与构成2.结构型磁性高分子材料系指不用加入无机磁性物而高分子自身就具有强磁性的材料，由于比重小、电阻率高，其强磁性来源与传统的无机磁性材料很不相同，具有重要的理论意义和应用前景。磁性高分子材料的制备方法磁性高分子的设计准则众所周知，各种顺磁中心或自由基都相当活泼，当它们彼此靠近时，很容易相互作用，使电子配对无法形成磁性高分子，因此在严格的分子设计基础上，使大分子链既增加维数，又能保持分子的高度有序排列是很困难

7、的。法国科学家Kahn设想，无论是合成磁性有机物还是磁性高分子，其分子设计都应首先按分子磁工程合成高自旋基态的一维链或二维片，再按晶体磁工程使一维链或二维片以铁磁相互作用的方式组装在晶格上。磁性高分子的设计准则合成有价值的磁性高分子的设计准则如下：①含未成对电子的分子间能产生磁相互作用，达到自旋有序化是获得磁性高分子的充分和必要条件；②分子中应有高自旋态的苯基，含N,O,CN,S等自由基体系或基态为三线态的4π电子的环戊二烯阳离子或苯基双阳离子等；③3d电子的Fe,Co,Mn,Cr,Ru,Os,V,Ti等含双

8、金属有机高分子络合物是顺磁体，若使两个金属离子间结合一个不含未成对电子的有机基团，则可引起磁性离子M1M2间的超交换作用而获铁磁体。磁性高分子材料的制备结构型磁性聚合物的设计有两条途径：（1）根据单畴磁体结构，构筑具有大磁矩的高自旋聚合物；（2）参考-Fe、金红石结构的铁氧体，对低自旋高分子进行调整，从而得到高性能的磁性聚合物。按照聚合物类型的不同，结构型磁性聚合物主要可分为以下几类：纯有机铁磁体、