Hexagonal Ferrites, Special Lanthanide and Actinide Compounds / Hexagonale Ferrite, spezielle Lantha pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:R.R. Arons

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1982-12-21

价格:USD 1245.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540101376

丛书系列:

图书标签:

• Hexagonal Ferrites
• Lanthanide Compounds
• Actinide Compounds
• Ferrimagnetism
• Magnetism
• Materials Science
• Solid State Physics
• German Edition
• English Edition
• Rare Earth Materials

探索磁性材料的尖端领域：功能性铁氧体及其稀有元素衍生物 本书深入探讨了六方铁氧体及其在引入镧系和锕系元素后所展现出的非凡磁性和功能特性。这不仅仅是一部材料科学的教科书，更是一场穿越物质微观结构与宏观性能之间复杂关联的探索之旅。本书结合了理论深度与实验验证，旨在为研究人员、工程师以及对前沿磁性材料领域充满好奇的学习者提供一个全面而精辟的视角。 第一部分：六方铁氧体——结构、性质与应用基石 本书的开篇，我们将从六方铁氧体这一重要的功能材料类别入手。它们独特的层状六方晶体结构赋予了其优异的磁学性能，使其在微波器件、数据存储、永磁体等领域占据着不可或缺的地位。我们将系统性地介绍六方铁氧体家族的通用结构类型，例如M型、W型、Y型、Z型和X型等，并深入解析每种结构中铁离子、氧离子和其他金属离子的分布规律。通过对晶体结构的细致剖析，读者将理解这些结构如何直接影响到材料的磁畴结构、磁各向异性、居里温度以及微波吸收特性。 我们将详细阐述影响六方铁氧体性能的关键因素，包括： 化学成分的调控： 探讨不同价态的铁离子（Fe²⁺和Fe³⁺）以及它们在晶格位点上的分布如何决定材料的磁化强度和磁补偿效应。 晶体结构的稳定性与相变： 分析不同温度和压力条件下六方铁氧体相结构的演变，以及其对磁性能的潜在影响。 微观结构的影响： 深入研究晶粒尺寸、晶界、位错以及晶畴壁等微观结构特征如何与宏观磁性能相互作用，并通过烧结工艺、气氛控制等手段进行调控。 磁各向异性： 详细讲解本征磁各向异性（形状各向异性和晶体磁各向异性）的来源，以及如何通过掺杂和结构设计来优化磁各向异性的取向，从而满足特定应用需求。 微波性能： 重点关注六方铁氧体在微波频率下的损耗特性，如磁损耗和介电损耗，以及它们如何决定材料的微波吸收和隔离性能。我们将探讨填充因子、频率选择性表面（FSS）和电磁波传播理论在理解和优化这些性能中的作用。 除了理论基础，本书还将回顾六方铁氧体在实际应用中的成功案例，例如： 微波吸收材料： 分析其在雷达隐身、电磁兼容（EMC）等领域的应用，以及如何通过组分设计和复合材料制备来拓展其吸收频带和吸收率。 高频磁性元件： 探讨其在变压器、电感器、磁头等电子元器件中的应用，以及对材料损耗、饱和磁通密度和居里温度的要求。 永磁体： 介绍高性能六方铁氧体永磁体的制备工艺和磁性能，以及其在电机、传感器等领域的广泛应用。 第二部分：镧系与锕系元素——引入新维度 本书的第二部分将目光聚焦于将镧系（Lanthanides）和锕系（Actinides）元素引入六方铁氧体结构所带来的革命性变化。这两个元素家族以其独特的电子构型和多样的价态，能够深刻地影响铁氧体的电子结构、磁交换作用以及磁各向异性，从而催生出全新的功能特性。 2.1 镧系元素与六方铁氧体的协同效应 镧系元素，如钐（Sm）、铕（Eu）、镝（Dy）、铽（Tb）等，因其未填充的4f电子层而具有特殊的磁学性质，例如大磁矩和强磁矩。将这些元素选择性地掺入六方铁氧体的晶格中，能够产生以下显著效应： 增强磁各向异性： 某些镧系元素，特别是具有高磁各向异性常数的元素，可以显著提高材料的磁晶各向异性，这对于制造高性能永磁体至关重要。我们将深入分析镧系离子占据的晶格位置如何与铁离子产生交换耦合，从而影响整体的磁矩和矫顽力。 调控居里温度： 镧系元素的掺杂比例和类型可以有效调控材料的居里温度，使其能够在更宽的温度范围内保持磁性，这对于高温应用场景至关重要。 引入朗德磁矩： 4f电子的自旋和轨道角动量耦合产生的巨大朗德磁矩，能够显著提升材料的整体磁矩，从而提高材料的能量积。 特殊的光学和电学特性： 某些镧系元素，如铕（Eu），具有发光特性，将其引入铁氧体中可能产生兼具磁性和发光功能的复合材料，为光学传感器和显示技术提供新的可能性。我们将探讨4f电子的跃迁与铁氧体基体的相互作用。 案例分析： 本章将重点介绍Sm-Co系六方铁氧体（例如Sm₂Fe₁₇N₃的衍生物），它们在永磁体领域具有卓越的表现，以及Eu、Dy等元素掺杂对BaFe₁₂O₁₉（M型六方铁氧体）性能的提升。 2.2 锕系元素——挑战与机遇 锕系元素，如铀（U）、钚（Pu）、镎（Np）等，以其独特的电子结构、核特性以及高度的放射性而闻名。将这些元素引入六方铁氧体结构，尽管面临着巨大的技术挑战和安全风险，却也为材料科学带来了前所未有的机遇： 探索极端的磁性行为： 锕系元素的5f电子层具有比镧系元素更强的关联效应和更复杂的轨道-自旋耦合，这可能导致前所未有的磁交换相互作用和磁各向异性，从而产生具有独特磁学行为的新型材料。 核反应堆材料的潜在应用： 尽管研究尚处于初步阶段，但具有良好热稳定性、辐射抗性和特定磁学性质的锕系元素掺杂铁氧体，理论上可能在核反应堆的某些部件中找到应用，例如用于监测或控制。 超重元素研究的平台： 鉴于其稀有性和放射性，对锕系元素化合物的研究往往需要特殊的设备和技术。六方铁氧体作为一种结构稳定的载体，可能为研究这些元素的物理化学性质提供一个有价值的研究平台。 风险与伦理考量： 本章也将严谨地讨论在研究和应用锕系元素掺杂铁氧体时必须考虑的重大安全问题、环境影响以及伦理规范。我们将强调严格的安全协议、废物处理以及对潜在风险的全面评估。 第三部分：制备技术、表征手段与理论建模 为了实现对六方铁氧体及其稀有元素衍生物的深入理解和精准调控，本书还将详细介绍相关的制备技术、表征手段以及理论建模方法。 先进的制备工艺： 我们将探讨固相反应法、溶胶-凝胶法、微波辅助烧结、喷雾干燥等多种制备六方铁氧体前驱体和最终产品的技术。对于稀有元素掺杂，我们将特别关注如何实现元素的均匀掺杂和控制其在晶格中的占据位点，例如采用高纯度原料、优化烧结温度和气氛等。 多尺度表征技术： 本章将详细介绍用于表征这些材料的先进技术，包括： 结构表征： X射线衍射（XRD）、电子衍射（ED）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）用于分析晶体结构、相组成、晶粒尺寸和形貌。 磁性能表征： 振动样品磁强计（VSM）、超导量子干涉仪（SQUID）、磁滞回线分析用于测量饱和磁化强度、矫顽力、剩磁、磁各向异性等关键磁学参数。 微波性能表征： 网络分析仪、微波暗室用于测量材料的介电常数、磁导率、反射损耗和透射损耗。 光谱学与电子结构分析： X射线光电子能谱（XPS）、紫外光电子能谱（UPS）、穆斯堡尔谱（Mössbauer spectroscopy）等技术用于研究元素的价态、电子构型和交换耦合。 理论计算与模拟： 我们将介绍密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算方法在预测材料结构、电子性质和磁交换作用方面的应用。这些计算工具能够帮助我们理解实验结果，指导新材料的设计，并预测材料在不同条件下的行为。 结论 本书力求为读者提供一个关于六方铁氧体及其镧系、锕系元素衍生物的全面、深入的理解。通过对结构、性质、制备、表征和理论的系统性阐述，我们期望能够激发读者对这一前沿材料领域的进一步研究热情，并为未来新型功能磁性材料的设计和开发提供坚实的理论基础和实践指导。本书的目标是成为该领域不可或缺的参考资料，为推动磁性材料科学和相关应用技术的发展做出贡献。

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