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具有负膨胀性能的磁性材料


□ 温永春 王 聪 孙 莹

  摘要 文章综述了国内外近些年来在各种磁性材料研究中发现的具有显著异常热膨胀行为的磁性化合物,其中包括反钙钛矿结构类型的Mn2AX,Th2Zn17结构类型的R2Fe17-xMxCy和钙钛矿结构类型的R1-xAxMnO3等系列。运用磁学理论,定性分析了负膨胀产生机理,并从实际应用角度对今后此类材料的进一步研究提出了展望。
  关键词 负膨胀(NTE),反钙钛矿,磁致伸缩,磁体积效应
  
  一般材料都具有热胀冷缩的物理性质,但随着科学技术的不断发展,越来越多的精密仪器、仪表和设备,尤其是微电子器件,要求其材料或表面具有近零的热膨胀系数,这样才能保证其在环境温度变化的情况下稳定正常地工作。所以研究负膨胀(nega-tive thermal expansion)材料和近零膨胀材料具有重要的应用价值。而且,对此类材料膨胀机理的研究本身就具有重要的理论意义。
  目前人们对负膨胀材料的研究重点主要集中在钼酸盐、硅酸盐、钨酸盐、磷酸盐等氧化物材料。但是,近年来研究人员发现,除因瓦合金外,某些具有自发磁体积效应(spontaneous magnetovolumeeffect)的磁性材料也具有异常热膨胀,即负膨胀。于是现在国内外一些学者开始关注磁性材料的这一重要性质,一方面从理论上分析其产生机理,另一方面开发新的具有实用意义的磁性负膨胀化合物。目前研究的具有负膨胀特性的磁性材料主要包括具有反钙钛矿结构的Mn3AX、具有Th2Zn17结构的R2Fe17-xMxCy和具有钙钛矿结构的R1-xAxMnO3系列材料.
  
  1 具有负膨胀性能的Mn3Ax材料
  
  分子式为Mn3AX的三元锰化合物(A=Ca,A1,Cu,Zn,In,Sn等;X=C,N)具有立方钙钛矿结构:Mn原子位于面心位置,A原子位于顶角位置,X原子位于体心位置,因此人们又称其为反钙钛矿结构。该化合物的晶体结构尽管简单,但是在电阻、磁结构和晶体结构等方面具有许多特殊转变,而且这些转变相互之间往往具有紧密联系.目前该类化合物的研究人部分集中在巨磁阻和超导材料,这里则主要关注其中某些立方反钙钛矿化合物所表现出的负膨胀性能。
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