Báo cáo kỹ thuật vật liệu magnetic ceramic

BÁO CÁO GỐM SỨ:
VẬT LIỆU MAGNETIC CERAMIC
Nhóm 9:
1). Huỳnh Đặng Hoàng Mai MSSV: V0704297
2). Nguyễn Lâm Long Vân MSSV: V0702909
3). Trương Diệu Tông MSSV: V0704525
4). Nguyễn Văn Phước MSSV: V0701899
Hình 1: Một ứng dụng của vật liệu từ - Ghi/đọc trong ổ cứng
máy tính.
BÁO CÁO GỐM SỨ: VẬT LIỆU MAGNETIC
CERAMIC
I. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ:
Chúng ta vẫn thường xuyên bắt gặp các vật liệu sắt từ trong cuộc sống, và những
tính chất của nó khiến ta lý thú và tò mò, ví dụ như nam châm có thể hút sắt, hay các
lõi biến thế sao lại phải là các lá thép mỏng, rồi các nam châm điện, hay các ổ đĩa
cứng Chúng đều có các vật liệu sắt từ trong đó. Có thể nói vật liệu sắt từ là một
trong những vật liệu kỹ thuật quen thuộc nhất mà chúng ta thuờng nhìn thấy, nhưng
hiểu một chút về nó, không phải ai cũng rõ.
Lịch sử của từ học được bắt đầu từ khi người Trung Hoa cổ đại phát hiện ra các đá
từ thạch có khả năng định hướng Nam- Bắc, và có khả năng hút các vật bằng sắt.
Nghiên cứu về từ học được mở ra vào thế kỷ 18 khi Girlbert viết cuốn sách về
Điện và Từ, sau đó là thí nghiệm về sự tương tác giữa từ trường và dòng điện (của
Oersted, các công trình của Ampere và Faraday ) Các nghiên cứu về từ học và các
vật liệu từ thực sự phát triển như vũ bảo ở thế kỷ 20, và vật liệu từ đã thực sự được
đưa vào ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống và sản xuất.
II. NGUỒN GỐC TỪ TRƯỜNG:
Nói một cách đơn giản, dòng điện là nguồn gốc của từ trường hay nói một cách
bản chất, chuyển động của các điện tích là nguồn gốc của từ trường. Mỗi điện tích
chuyển động sinh ra một từ trường, hay một lưỡng cực từ (tạo thành một mômen từ,
xem hình). Mômen từ của một nguyên tử sinh ra có thể do 2 nguyên nhân:
- Chuyển động quỹ đạo của các điện tử (mômen quỹ đạo L).

- Chuyển động tự quay của các điện tử (mômen spin S). Spin là một đặc trưng của một
hạt cơ bản.
III. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN:
1. Vật liệu từ: là loại vật liệu mà dưới tác dụng của từ trường ngoài có thể bị từ
hóa, hay có những tính chất từ đặc biệt. Từ tính của vật liệu biểu hiện ở khả năng hấp
dẫn (hút hay đẩy) hoặc các ảnh hưởng lên các vật liệu khác.Ví dụ: sắt, thép,quặng
manhetit.
Vật liệu từ có ứng dụng rất rộng rãi và quan trọng trong rất nhiều lĩnh vực: máy
phát điện, biến áp, động cơ điện, radio,tivi, điện thoại, máy tính, các thiết bị âm thanh,
hình ảnh.
2. Cường độ từ trường (Magnetic field Strength): Chỉ độ mạnh yếu của từ
trường, không phụ thuộc vào môi trường xung quanh, thường ký hiệu là H. Trong hệ
Hình 2: Cơ chế tạo thành moment từ.
đơn vị chuẩn SI, cường độ từ trường H có đơn vị là A/m (có thể nhớ đơn giản theo
công thức từ trường sinh ra trong cuộn solenoid là H = n.I, I có đơn vị A, n có đơn vị
1/m → H là A/m). Ngoài ra, giới nghiên cứu về từ học hay sử dụng 1 hệ đơn vị khác
là hệ CGS (Cm-G-S), trong hệ này, đơn vị của H là Oe (Oersted). 1 Oe ~ 80 A/m.
3. Cảm ứng từ B (Magnetic Induction): chỉ cường độ từ trường trong môi
trường (tức là nó tỉ lệ với từ trường theo hằng số môi trường), ký hiệu là B. Trong
chân không,
0
B H
µ
=
, với
7 2
0
4 10 NA
µ π
− −

=
là hằng số từ, hay độ từ thẩm của chân
không. Đơn vị của B là T (Tesla) trong hệ SI, còn hệ CGS, đơn vị của B là G (Gauss),
1 T = 10000 G. Trong hệ CGS, hằng số µ
0
có giá trị là 1, vì thế 1 G = 1 Oe. Ta chú ý
rằng, quan hệ B = µ
0
.H là trong chân không, còn trong một môi trường bất kỳ, còn
phải nhân 1 hệ số của môi trường khác gọi là độ từ thẩm. Dưới đây là ví dụ về cảm
ứng từ B của một số nguồn từ:
+ Từ trường của nam châm móng ngựa: 500G-1000G.
+ Từ trường của nam châm đất hiếm ( rất mạnh và khá đắt tiền): 0,75-1.4T.
+ Từ trường của các nam châm điện trong các từ kế (từ trường 1 chiều DC): 2.5T.
+ Từ trường của nam châm siêu dẫn: 5-9T.
+ Từ trường xung: 9-15T.
+ Từ trường Trái đất: 0,5G
Chú ý là từ trường 1 T là khá lớn so với các từ trường thông thường mà ta gặp
trong cuộc sống.
4. Momen từ (Magnetic moment): Là thước đo độ mạnh yếu của nguồn từ, là độ
lớn của vectơ lưỡng cực từ, có đơn vị là I.m
2
.
5. Từ thông (Magnetic flux): Chỉ số đường sức qua một tiết diện của vật, được
tính bằng tích vô hướng của vecto cảm ứng từ B và véc tơ diện tích S.
6. Độ từ hoá, hay từ độ (Magnetization): Là tổng các mômen từ trong một đơn
vị thể tích (có cùng đơn vị với từ trường H), hay có thể dùng là tổng mômen từ trên
một đơn vị khối lượng.
Ta có quan hệ giữa B, H và M như sau:
B = µ

0
(M + H), M = χ.H
χ gọi là độ cảm từ (Magnetic susceptibility), nói nên khả năng phản ứng của vật
chất với từ trường.
Do đó, ta có quan hệ: B = µ
0
(M + H) = µ
0
(1+χ).H hay B = µ
0
(1+1/χ).M
Đại lượng µ = 1+χ gọi là độ từ thẩm (Magnetic permeability) hiệu dụng của vật
liệu (độ từ thẩm tuyệt đối là µ
0
(1+χ)), và thường chỉ gọi tắt là độ từ thẩm. Độ từ thẩm
và độ cảm từ có cùng ý nghĩa, có ý nghĩa chỉ khả năng phản ứng của vật chất dưới tác
dụng của trường ngoài.
Bảng 1: Đơn vị của một số đại lượng trong hệ SI (MKS Unit) và hệ Gauss (CGS)
Đại lượng Hệ SI Hệ số
chuyển đổi
Hệ CGS
Độ dài m 100 cm
Khối lượng kg 1000 g
Lực N 10
5
dyn
Năng lượng J 10
7
erg
Từ thông Wb 10

8
Maxwell
Cảm ứng từ T 10
4
G
Cường độ từ trường A/m 4π/1000 Oe
Độ từ hóa A/m 1/1000 emu/cm
3
Mômen từ A.m
2
1000 emu
Độ từ thẩm H/m
2
10
7
/4π
IV. TÍNH CHẤT:
Hai tính chất quan trọng của vật liệu từ là nhiệt độ Curie và hiện tượng trễ.
1. Nhiệt độ Curie: là nhiệt độ mà tại đó, chất bị mất trật tự từ, và khi T > T
C
, chất
trở thành thuận từ và khi T < T
C
, chất là sắt từ. Nhiệt độ C được gọi là nhiệt độ chuyển
pha sắt từ.
2. Hiện tượng từ trễ: là hiện tượng được
mô tả như sau: ở trạng thái khử từ, các mômen từ sắp
xếp bất trật tự làm cho vật sắt từ chưa có từ tính.
Hình 3: Nhiệt độ Curie của một số vật liệu
Nhưng nếu ta đặt vào một từ trường ngoài, mômen từ có xu hướng định hướng theo từ

trường ngoài làm từ độ tăng dần lên.
Nếu ta tiếp tục tăng đến một giới hạn gọi là trường bão hoà, thì tất cả các mômen
từ sẽ hoàn toàn song song với nhau, tạo nên hiện tượng bão hoà từ, khi đó từ độ sẽ đạt
cực đại và không thể tăng nữa, gọi là từ độ bão hoà (Is, tương ứng với cảm ứng từ bão
hoà Bs). Nếu ta khử từ bằng cách đặt từ trường ngược lại và tăng dần, thì từ độ giảm
dần và không còn đi theo đường từ hoá ban đầu, mà đi theo 1 đường khác do sự liên
kết mạnh giữa các mômen từ và khi từ trường ngoài bằng 0, thì từ độ không bị triệt
tiêu về 0 mà tiến đến một giá trị còn dư gọi là độ từ dư (tương ứng với cảm ứng từ dư
Br). Muốn khử hoàn toàn từ độ bằng 0, ta phải đặt vào một từ trường ngược gọi là lực
kháng từ (Hc) và nếu ta đặt tư trường theo 1 chu trình kín, ta sẽ có 1 đường cong kín
gọi là đường cong từ trễ.
V. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU TỪ:
1. Vật liệu nghịch từ (diamagnetic materials)
"Nghịch" ở đây có thể hiểu là chống lại từ trường. Đó là thuộc tính cố hữu của mọi
vật chất. Ta biết rằng, khi đặt một vật vào từ trường, theo quy tắc cảm ứng điện từ,
trong nội tại của nguyên tử sẽ sinh ra dòng cảm ứng theo quy tắc Lenz, tức là dòng
Hình 4: Hiện tượng từ trễ.
Hình 5: Đường cong từ trễ.
sinh ra sẽ có xu thế chống lại nguồn sinh ra nó (từ trường), và tạo ra một mômen từ
phụ ngược với chiều của từ trường ngoài. Đó là tính nghịch từ.
Chất nghịch từ là chất không có mômen từ nguyên từ (tức là mômen từ sinh ra do
các điện tử bù trừ lẫn nhau), vì thế khi đặt một từ trường ngoài vào, nó sẽ tạo ra các
mômen từ ngược với từ trường ngoài (quy tắc nghịch từ nói ở trên). Theo nguyên lý,
vật nghịch từ sẽ bị đẩy ra khỏi từ trường. Nhưng thông thường, ta khó mà quan sát
được hiệu ứng này bởi tính nghịch từ là rất yếu (độ từ thẩm của chất nghịch là nhỏ
hơn và xấp xỉ 1 - độ cảm từ âm và rất bé, tới cỡ 10
-6
). Các chất nghịch từ điển hình là
H
2

O, Si, Bi, Pb, Cu, Au
Trên các màng mỏng đường cong từ trễ của màng mỏng sắt từ trên các đế Si dạng
chúi mũi xuống như sau:
Ta biết rằng màng mỏng là một lớp rất mỏng phủ trên đế Si nghịch từ. Mômen
từ của Si sẽ âm và lớn dần trong từ trường, còn mômen từ của màng là dương và cũng
tăng dần. Trong từ trường nhỏ, tính sắt từ thắng nên ta thấy đường cong bình thường.
Nhưng khi từ trường lớn, mômen từ âm thắng thế, và đường cong ngày càng bị chúc
mũi xuống.
Ví dụ về độ cảm từ (χ) của một số chất:
Cu: χ = -0,94.10
-5
Pb: χ = -1,7.10
-5
Hình 6: Đường cong từ trễ của màng mỏng sắt từ FePt trên đế Si
đo bằng từ kế mẫu rung.
H
2
O: χ = -0,88.10
-5
2. Chất thuận từ (Diamagnetic substance)
Chất thuận từ là chất có mômen từ nguyên từ, nhưng mômen từ này cũng rất nhỏ,
có thể xem một cách đơn giản các nguyên tử của chất thuận từ như các nam châm nhỏ
(xem hình 7), nhưng không liên kết được với nhau (do khoảng cách giữa chúng xa và
mômen từ yếu).
Khi đặt từ trường ngoài vào chất thuận từ, các "nam châm" (mômen từ nguyên
tử) sẽ có xu hướng bị quay theo từ trường, vì thế mômen từ của chất thuận từ là
dương, tuy nhiên do mỗi "nam châm" này có mômen từ rất bé, nên mômen từ của chất
thuận từ cũng rất nhỏ. Hơn nữa, do các nam châm này không hề có tương tác với nhau
nên chúng không giữ được từ tính, mà lập tức bị
mất đi khi ngắt từ trường ngoài.

Như vậy, chất thuận từ về mặt nguyên lý
cũng bị hút vào từ trường (một hình ảnh ví dụ là
Ôxy lỏng bị hút vào cực của nam châm điện (hình
8 - Haliday et al. Fundamentals of Physics, 7
th
Ed.).
Nhưng thực tế, bức tranh này ta chỉ quan sát thấy
trong từ trường mạnh.
Các chất thuận từ điển hình là Al, Na, O
2
,
Pt , và độ cảm từ χ của 1 số chất thuận từ như sau:
Al: χ = 2,10.10
-5
Hình 7: Hình ảnh đơn giản về chất thuận từ.
Pt: χ = 2,90.10
-5
Ôxy lỏng: χ = 3,50.10
-5
Trước đây, người ta thường coi các chất thuận từ và nghịch từ là các chất từ
tính yếu, hay phi từ, gần đây, các chất có tính chất giống thuận từ (siêu thuận từ) lại
được nghiên cứu ứng dụng mạnh, và không phải là từ tính kém (sẽ trình bày sau).
3. Vật liệu sắt từ và tính sắt từ (Ferromagnetic materials - Ferromagnetism):
Chất sắt từ (Ferromagnetic Materials) được biết đến là chất có từ tính mạnh, tức là
khả năng cảm ứng dưới từ trường ngoài mạnh. Fe, Co, Ni, Gd là những ví dụ điển
hình về loại chất này. Chất sắt từ là các chất có mômen từ nguyên tử. Nhưng nó khác
biệt so với các chất thuận từ ở chỗ các mômen từ này lớn hơn và có khả năng tương
tác với nhau (tương tác trao đổi sắt từ - Ferromagnetic exchange interaction). Ta
tưởng tượng tương tác này như là các nam châm đứng gần nhau, chúng hút nhau và
giữ cho nhau song song nhau. Tất nhiên, bản chất vật lý của tương tác trao đổi không

như thế, bản chất của tương tác trao đổi là tương tác tĩnh điện đặc biệt. Tương tác này
dẫn đến việc hình thành trong lòng vật liệu các vùng (gọi là các đômen từ - Magnetic
Domain) mà trong mỗi đômen này, các mômen từ sắp xếp hoàn toàn song song nhau
(do tương tác trao đổi), tạo thành từ độ tự phát - spontaneous magnetization của vật
liệu (có nghĩa là độ từ hóa tồn tại ngay cả khi không có từ trường). Nếu không có từ
trường, do năng lượng nhiệt làm cho mômen từ của các đômen trong toàn khối sẽ sắp
xếp hỗn độn do vậy tổng độ từ hóa của toàn khối vẫn bằng 0 (hình 9).
Hình 8: Ôxy lỏng (chất thuận từ) bị
hút vào cực của nam châm điện.
Hình 9: Các domain từ, trong các domain, mômen từ
hoàn toàn song song với nhau.
Nếu ta đặt từ trường ngoài vào vật liệu sẽ có 2 hiện tượng xảy ra:
- Sự lớn dần của các đômen có mômen từ theo phương từ trường.
- Sự quay của các mômen từ theo hướng từ trường.
Khi tăng dần từ trường đến mức đủ lớn, ta có hiện tượng bão hòa từ, lúc đó tất
cả các mômen từ sắp xếp song song với nhau và trong vật liệu chỉ có 1 đômen duy
nhất. Nếu ta ngắt từ trường, các mômen từ sẽ lại có xu hướng hỗn độn và lại tạo thành
các đômen, tuy nhiên, các đômen này vẫn còn tương tác với nhau (ta tưởng tượng
hình ảnh các nam châm hút nhau làm chúng không hỗn độn được) do vậy tổng mômen
từ trong toàn khối không thể bằng 0 mà bằng một giá trị khác 0, gọi là độ từ dư
(remanent magnetization). Điều này tạo thành hiện tượng trễ của vật liệu (xem hình
vẽ). Nếu muốn khử hoàn toàn mômen từ của vật liệu, ta cần đặt một từ trường ngược
sao cho mômen từ hoàn toàn bằng 0, gọi là lực khác từ (coercivity, hay coercive
field). Đường cong từ hóa (sự phụ thuộc của từ độ vào từ trường ngoài của chất sắt từ
khác với chất thuận từ ở chỗ nó là đường cong phi tuyến (của thuận từ là tuyến tính)
và đạt tới bão hòa khi từ trường đủ lớn (hình 10).
Hai đặc trưng cơ bản cần nhớ của chất sắt từ là (xem hình 10):
- Đường cong từ trễ (hysteresis loop).
- Nhiệt độ Curie T
C

.
Ví dụ với một số chất có nhiệt độ Curie như dưới đây:
Fe: 1043K
Co: 1388K
Gd: 292.5K
Ni: 627K
Mỗi chất sắt từ có khả năng "từ hóa" (tức là chịu biến đổi về từ tính dưới tác
động của từ trường ngoài) và khử từ (sự mất từ tính dưới tác dụng của từ trường ngoài
ngược với nội trường) khác nhau. Từ tính chất này, người ta lại phân chia chất sắt từ
thành những nhóm khác nhau, mà cơ bản có 2 nhóm chất sắt từ:
 
Sắt từ mềm, không phải là các chất mềm về mặt cơ học, mà "mềm" về phương
diện từ (tức là dễ bị từ hóa và khử từ). Sắt từ mềm có đường trễ hẹp (lực kháng từ rất
bé, chỉ cỡ dưới 10
2
Oe) nhưng lại có từ độ bão hòa rất cao, có độ từ thẩm lớn, nhưng
từ tính lại dễ dàng bị mất đi sau khi ngắt từ trường ngoài. Hình vẽ dưới đây so sánh
các chất từ mềm ở 2 phương diện là từ độ bão hòa và độ từ thẩm.

Hình 10: Đường cong từ trễ (a) và nhiệt độ Curie
(b) của chất sắt từ.
Hình 11: So
sánh các vật liệu
từ mềm ở tần số
từ trường ngoài 1
kHz.
Các chất từ mềm "truyền thống" đã biết là sắt non, ferrite Mn,Zn, Các chất
sắt từ mềm được sử dụng trong các lõi nam châm điện, lõi biến thế, lõi dẫn từ , có
nghĩa là sử dụng nó như vật dụng trong từ trường ngoài. Do vậy, đặc trưng mà người
ta quan tâm đến nó là: tổn hao trễ và tổn hao xoáy.

- Tổn hao trễ sinh ra do sự mất mát năng lượng trong quá trình từ hóa, được tính bằng
diện tích của đường cong từ trễ. Do vậy, vật liệu sắt từ mềm "xin" có đường trễ càng
hẹp càng tốt.
- Tổn hao xoáy: sinh ra do các dòng Foucalt sinh ra trong trường xoay chiều làm nóng
vật liệu, năng lượng này tỉ lệ thuận với bình phương tần số từ trường, tỉ lệ nghịch với
điện trở suất của vật liệu. Điều này lý giải tại sao dù có phẩm chất rất cao, những lõi
tôn Si chỉ có thể sử dụng trong từ trường tần số thấp (thường là 50-100Hz) do chúng
có điện trở suất rất thấp, trong khi các ferrite lại sử dụng được trong kỹ thuật cao tần
và siêu cao tần dù có phẩm chất kém hơn nhiều (vì chúng là gốm, có điện trở suất rất
lớn, làm giảm tổn hao xoáy).
Tuy nhiên, một loại vật liệu từ mềm mới đã khắc phục điều này (như hình vẽ
trên là các vật liệu từ nanocrystalline như Fe-Si-B-Nb-Cu ). Chúng là các vật liệu có
cấu trúc nano, có tính chất từ siêu mềm (có lực kháng từ cực nhỏ, độ từ thẩm rất cao,
từ độ bão hòa cao), đồng thời lại có điện trở suất rất lớn (dù là các băng nền kim loại)
do cấu trúc đặc biệt của nó nên có thể sử dụng ở các ứng dụng cao tần cỡ từ kHz-
MHz. Loại vật liệu này được phát hiện ở cuối thế kỷ 20, và đưọc coi là vật liệu từ
mềm tốt nhất hiện này (ultrasoft magnetic materials), và là một chủ đề nghiên cứu
mạnh của Trung tâm Khoa học Vật liệu, ĐHKHTN và Viện Vật lý Kỹ thuật
(ĐHBKHN). Đặc biệt một số loại trong số các vật liệu này có thể sử dụng trong các
môi trường khắc nghiệt như chịu nhiệt độ cao (ứng dụng làm động cơ của máy bay
phản lực do khả năng chịu nhiệt độ cao, ở Mỹ đã làm rất nhiều), sử dụng trong các
môi trường ăn mòn như nước biển, kiềm
 
Cũng tương tự như sắt từ mềm, từ "cứng" trong cái tên của vật liệu này không phải
do cơ tính cứng của nó. Ngược với sắt từ mềm, sắt từ cứng là vật liệu khó từ hóa và
cũng khó bị khử từ (có nghĩa là từ tính có thể giữ được tốt dưới tác dụng của trường
ngoài). Một ví dụ đơn giản của vật liệu từ cứng là các nam châm vĩnh cửu.
Vật liệu từ cứng có lực kháng từ lớn (phải trên 10
2
Oe), nhưng chúng thường có từ

độ bão hòa không cao. Tính "cứng" của vật liệu từ cứng đến từ tính dị hướng từ, liên
quan đến năng lượng từ có được do tính đối xứng tinh thể của vật liệu. Tức là, thông
thường các vật liệu từ cứng thường có cấu trúc tinh thể có tính đối xứng kém (bất đối
xứng) ví dụ như tứ giác, hay lục giác
Do khả năng giữ lại từ tính, nên vật liệu từ cứng được dùng làm vật liệu giữ năng
lượng (nam châm vĩnh cửu) và lưu trữ thông tin (ổ đĩa cứng, đĩa từ ). Nói đến khả
năng tích trữ năng lượng, ta phải nhắc đến một thông số của vật liệu từ cứng là tích
năng lượng từ (B.H)
max
(có đơn vị là đơn vị của mật độ năng lượng J/m
3
), là năng
lượng cực đại có khả năng tồn trữ trong một đơn vị thể tích vật thể. Để có (BH)
max
lớn,
cần có lực kháng từ lớn, có từ độ cao và đường trễ càng lồi càng tốt. Đơn vị thường
dùng của (BH)
max
là GOe, 1 MGOe=8 kJ/m
3
.
Các nam châm vĩnh cửu truyền thống được sử dụng là ferrite từ cứng BaSr, hợp
kim AlNiCo (khá đắt tiền) Thế hệ nam châm vĩnh cửu mới ra đời sau là các nam
châm đất hiếm, mở đầu là các hợp chất RCo
5
(như SmCo
5
) và sau đó là R
2
Fe

14
B như
(Nd
2
Fe
14
B, Pr
2
Fe
14
B ), R thường ký hiệu để chỉ các nguyên tố đất hiếm.Bảng 2 liệt kê
một số nam châm phổ biến.
Bảng 2:Từ dư (B
r
), lực kháng từ (H
c
) và tích năng lượng từ (BH)
max
của một số nam
châm.
Vật liệu B
r
(T) H
c
(MA/m) (BH)
max
(kJ/m
3
)
Ferrite Sr 0,43 0,20 34

AlNiCo 5 1,27 0,05 44
AlNiCo 9 1,05 0,12 84
SmCo
5
0,95 1,3 176
Sm
2
Co
17
1,05 1,3 208
Nd
2
Fe
14
B 1,36 1,03 350
Nếu ta so sánh, có thể thấy nam châm vĩnh cửu R2Fe14B là loại tốt nhất
(Trung Quốc là nước đứng đầu thế giới về thị phần nam châm đất hiếm với hơn 50%
thị phần), nhưng thị phần nam châm trên thế giới phân bố như sau:
- 54% là nam châm ferrite
- 32% Nd
2
Fe
14
B
- 14% là các loại khác
Nam châm ferrite là các gốm ferrite từ cứng, có phẩm chất không cao nhưng có
ưu điểm là chế tạo rất đơn giản, giá thành rất thấp. Còn nam châm Nd-Fe-B tuy phẩm
chất rất tốt, nhưng lại có một số nhược điểm:
- Giá thành cao (do chứa nhiều đất hiếm là các nguyên tố đắt tiền)
- Dễ bị ôxi hóa do các nguyên tố đất hiếm có hoạt tính rất mạnh. Nếu chúng ta bỏ một

nam châm đất hiếm ngoài không khí, chỉ một thời gian là chúng bị rã thành các bột.
- Nhiệt độ Curie thấp (312
o
C).
Trong thời gian gần đây, công nghệ nano phát triển, dẫn đến sự ra đời của một
loại nam châm từ cứng mới tổ hợp tính chất của 2 loại từ cứng và từ mềm, có thể khắc
phục các điểm yếu của nam châm tốt nhất (nam châm đất hiếm), có giá thành hạ và
cho phẩm chất cao hơn rất nhiều (như tính toán lý thuyết) nhưng chưa đạt được như
dự đoán. Loại nam châm này gọi là nam châm tổ hợp nano hay nam châm trao đổi đàn
hồi.
4. Siêu thuận từ (Superparamagnetic materials)
Nếu như trước đây, người ta coi thuận từ là các chất có từ tính yếu và ít có khả
năng ứng dụng thì gần đây, siêu thuận từ lại trở thành một "hot topic" trong từ học.
Siêu thuận từ là gì?
Ta hãy xem xét lại một chút về sắt từ. Một khái niệm cần biết trong sắt từ là "dị
hướng từ tinh thể" K, đó là năng lượng định hướng liên quan đến sự định hướng của
các mômen từ so với từ trường. Mỗi chất sắt từ có 1 trục dễ từ hóa và khó từ hóa.
Năng lượng để quay các mômen từ từ trục khó đến trục dễ gọi là năng lượng dị hướng
từ tinh thể, liên quan đến sự bất đối xứng về tinh thể (hiểu một cách đơn giản nhất là
năng lượng định hướng).
Một vật sắt từ được cấu tạo bởi một hệ các hạt (thể tích V), các hạt này tương tác
và liên kết với nhau. Giả sử nếu ta giảm dần kích thước các hạt thì năng lượng dị
hướng KV giảm dần, nếu ta tiếp tục giảm thì đến một lúc nào đó KV<<kT, năng
lượng nhiệt sẽ thắng năng lượng định hướng và vật sẽ mang hành vi của một chất
thuận từ. Đó là siêu thuận từ.
Các chất siêu thuận từ đang được quan tâm nghiên cứu rất mạnh, dùng để chế
tạo các chất lỏng từ (Magnetic Fluid) dành cho các ứng dụng y sinh. Đối với vật liệu
siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không, và có hành vi như chất thuận từ,
nhưng chúng lại nhạy với từ trường hơn, có từ độ lớn như của chất sắt từ. Điều đó có
nghĩa là, vật liệu sẽ phản ứng dưới tác động của từ trường ngoài nhưng khi ngừng tác

Hình 12: Ứng dụng của chất lỏng
từ trong sinh học.
động của từ trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa, đây là một đặc điểm rất
quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học (hình 12).
Hạt nanô từ tính dùng trong y sinh học cần phải thỏa mãn ba điều kiện sau: tính
đồng nhất của các hạt cao, từ độ bão hòa lớn và vật liệu có tính tương hợp sinh học
(không có độc tính). Tính đống nhất về kích thước và tính chất liên quan nhiều đến
phương pháp chế tạo còn từ độ bão hòa và tính tương hợp sinh học liên quan đến bản
chất của vật liệu. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật liệu có từ độ bão hòa lớn nhất tại nhiệt
độ phòng, sắt không độc đối với cơ thể người và tính ổn định khi làm việc trong môi
trường không khí nên các vật liệu như ô-xít sắt được nghiên cứu rất nhiều để làm hạt
nanô từ tính.
5. Phản sắt từ (Antiferromagnetic Materials) và Feri từ (Ferrite Magnets)
Ở phần Sắt từ, ta đã biết rằng các chất sắt từ là các chất có mômen từ nguyên tử và
các mômen này tương tác với nhau thông qua tương tác trao đổi làm cho các mômen
từ định hướng song song với nhau. Đó là tương tác trao đổi dương.
Chất phản sắt từ thì ngược lại, chúng cũng có mômen từ nguyên tử nhưng tương
tác giữa các mômen từ là tương tác trao đổi âm và làm cho các mômen từ định hướng
phản song song với nhau (song song, cùng độ lớn nhưng ngược chiều) như hình vẽ
dưới đây.
Sự định hướng phản song song này tạo ra 2 phân mạng từ. Mn và Cr là 2 kim
loại phản sắt từ điển hình. Phản sắt từ là chất thuộc loại có trật tự từ.
Nghiên cứu về phản sắt từ thường được tiến hành ở các màng mỏng (ví dụ các lớp
kiểu bánh kẹp sắt từ-phản sắt từ) tạo thành hiệu ứng đường trễ dịch, hay exchange
bias, ứng dụng trong các đầu đọc valse-spin trong đầu đọc của ổ đĩa cứng.
Để nghiên cứu cấu trúc từ, người ta dùng kỹ thuật nhiễu xạ neutron, hạt không
mang điện nhưng có mômen từ, các thông tin thu được qua sự phân tích về tương tác
giữa mômen từ của neutron với các phân mạng từ.
Hình 13: Định hướng của các mômen từ của
chất phản sắt từ (a) và ferrite từ.

6. Ferri từ - Ferrimagnetic Materials
Nếu như chất phản sắt từ có 2 phân mạng từ đối song song và bù trừ nhau thì feri
từ có cấu trúc gần giống như vậy. Feri từ cũng có 2 phân mạng từ đối song song,
nhưng không có độ lớn như nhau nên không bù trừ hoàn toàn. Do vậy feri từ còn được
gọi là các phản sắt từ bù trừ không hoàn toàn. Ferrite là các feri từ điển hình. Chúng
có hành vi gần giống với các chất sắt từ.
7. Gốm Ferit:
Ferit là các vật liệu thành phần MeO.Fe
2
O
3
có tính chất từ trễ.
Hiện tượng từ trễ là hiện tượng bị chậm của biến đổi cảm ứng từ B trong chất sắt
từ so với sự biến đổi của cường độ từ trường H. Khi có một từ trường tác dụng mỗi
phần tử của vật thể có một moment từ. Khi không còn tác dụng của từ trường,
moment từ bị triệt tiêu với các vật liệu thông thường. Với vật liệu sắt từ, moment từ
còn tồn tại sau khi thôi tác dụng từ trường ngoài. Hiện tượng đó được gọi là là hiện
tượng từ trễ hay từ dư.
Đặc tính này của ferrit được giải thích như sau: moment từ vĩnh cửu của các ion
dưới nhiệt độ Curie tự sắp xếp theo hướng xác định trong các miền giới hạn (còn gọi
là “vùng từ hóa tế vi”- doment). Do các vùng này sắp xếp hỗn độn, nên các moment từ
của chúng triệt tiêu lẫn nhau và moment từ tổng bằng 0. Dưới tác dụng moment từ
trường ngoài, số lượng những vùng, định hướng theo hướng từ trường ngoài tăng, do
đó xảy ra sự phi tuyến khi từ hóa. Hằng số từ tăng tới maximum và sau đó lại giảm,
dần có sự định hướng khác. Khi cường độ từ tính đủ cao, từ trường sẽ bị bão hòa. Khi
từ trường ngoài giảm tới bằng 0, trong vật liệu có hiện tượng từ dư.
Hiện tượng từ dư được giải thích do sự tồn tại hiện tượng phân cực từ tính trong vật
liệu. Do cấu trúc của nguyên tử, ít nhất một trong các electron không cặp đôi, số
lượng các electron không cặp đôi làm tăng sự phân cực từ tính. Các ion nhóm kim loại
chuyển tiếp thỏa mãn điều kiện này là:

Mn
2+
( cấu trúc lớp vỏ electron 3d
5
, số electron không cặp đôi là 5)
Fe
2+
( có con số tương ứng là 3d
6
và 4)
Fe
3+
( có con số tương ứng là 3d
5
và 5)
Cu
2+
( có con số tương ứng là 3d
9
và 1)
Ni
2+
( có con số tương ứng là 3d
8
và 2)
Co
2+
( có con số tương ứng là 3d
7
và 3)

Co
2+
( có con số tương ứng là 3d
6
và 4)
Điều kiện tiếp sau là khả năng tự định hướng vào các vùng của một số tinh thể
có cấu trúc spinel. Cấu trúc Spinel A
2+
B
3+
2

O
4
trong đó A
2+
là Mg, Fe, Zn, Mn và B
3+
là Al, Fe, Mn, Cr. Oxy phân bố theo quy luật xếp cầu lập phương. A chiếm 1/8 số lỗ
hổng 4 mặt. B chiếm 1/2 số lỗ hổng 8 mặt. Vị trí của A và B như những ô mạng con
nối tiếp nhau trong cấu trúc. Cả hai ô mạng con này đều chứa các cation từ tính, các
moment từ này định hướng song song trong một ô mạng và ngược hướng nhau so với
ô mạng thứ hai. Moment từ của ô mạng là tổng hợp hai moment từ trái dấu này.
Ví dụ, với ferrit kẽm ZnFe
2
O
4
. Tất cả các ion kẽm nằm ở vị trí tứ diện và sắt ở
vị trí bát diện. Các ion kẽm Zn
2+

không có từ tính do có cấu trúc vỏ electron 3d
10
, các e
đã cặp đôi hết. Trong khi các ion sắt định hướng ngẫu nhiên tự hủy bỏ từ tính của nó.
Vì vậy, vật liệu không có hiện tượng từ trễ.
Ferrit Fe
3
O
4
(tên khoáng là magnetic) có cấu trúc điển hình cho các spinel có
tính từ trễ. Vị trí tứ diện bị chiếm bởi các ion hóa trị ba Fe
3+
, các ion còn lại Fe
2+
và
Fe
3+
chiếm vị trí bát diện có số lượng gấp đôi, nghĩa là Fe
3+
(Fe
2+
Fe
3+
)O
4
. Trong trường
hợp này các moment từ không bị triệt tiêu và vật liệu có tính từ trễ.
Để điều chỉnh tính chất của ferrit người ta cũng hay dùng ZnFe
2
O

4
có tác dụng
làm sít chặt các ion hóa trị 2 khác (ví dụ: Ni
2+
,Mn
2+
) trong các ferrit ở vị trí tứ diện và
chính nó cũng có thể thế vào vị trí đó. Nhờ vậy tăng sự khác biệt moment từ của cả 2
ô mạng con kết quả là tăng mức bão hòa từ. Đồng thời do khoảng cách giữa các cation
từ tính cũng tăng, làm yếu đi tương tác hướng giữa chúng, nên nhiệt đô Curie giảm.
Ưu điểm cơ bản của các gốm ferrit so với kim loại là điện trở rất lớn, nhờ vậy tổn thất
năng lượng khi dùng ferrit làm lõi trong cuộn cảm rất nhỏ.Ferrit còn được dùng nhiều
trong kỹ thuật tần số cao (kỹ thuật radio, vô tuyến truyền hình, thiết bị điện và điện tử,
bộ nhớ máy tính).
Đại lượng cần phải điều chỉnh khác nữa là tổn thất từ giảo (từ giảo là hiện
tượng kích thước từ trễ biến đổi – hình dạng mũi nhọn của đường biểu diễn H–B) khi
biến đổi cường độ từ trường.
Hình 14: Cấu trúc spinel
Fe
3
O
4
có giá trị từ giảo dương trong khi các vật liệu khác có giá trị âm. Fe
3
O
4
có thể có giá trị từ giảo bằng 0, khi đó hằng số từ môi sẽ tăng, điện trở sẽ giảm. Vì
vậy, hỗn hợp ban đầu thường có thành phần Fe
2
O

3
cao hơn so với hệ số tỷ lương với
các oxit hóa trị hai.
Hiện tượng từ giảo được tận dụng biến năng lượng cơ thành năng lượng từ và
ngược lại.
Các ferrit công nghiệp được phân thành ferrit cứng và ferrit mềm, phân biệt
bằng dạng đường cong từ trễ., Ngoài ra còn có các vật liệu từ có những tính chất đặc
biệt khác.
a) Ferrit mềm:
Trong ferrite từ mềm, có hai dạng công thức hóa học, kiểu spinel ( MeFe
2
O
4
) và
kiểu garnet ( Me
3
Fe
5
O
12
) được chỉ ra trong bảng 3. Ở đây, ta mô tả kiểu ferrite spinel,
là kiểu vật liệu hữu ích nhất. Ferit từ mềm có lực kháng từ nhỏ của một vòng từ trễ, và
nói chung tính thấm là quan trọng đầu tiên. Mật độ từ thông lớn, tính dị hướng
magnetocrystalline và sự từ giảo nhỏ làm tính thấm tăng. Với cấu trúc kiểu spinen,
như tính dị hướng magnetocrystalline là tương đối nhỏ hơn, độ thấm lớn. Những đặc
trưng cần thiết của ferit là nhiệt độ Curie cao, độ thấm cao, và tính ổn định cao, nhưng
nó không thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này cho những kiểu ferit spinel khác nhau
đang được sử dụng tùy theo mục đích. Nguyên liệu tiến hành là một dung dịch rắn của
một ferit đơn từ và một ferit Zn phản sắt từ. Trong dung dịch rắn này, các ion Zn ưu
tiên chiếm giữ điểm A, và làm momen từ của điểm A nhỏ, và nó làm sự khác nhau của

momen từ lớn hơn giữa A và B. Hành vi này đã được chứng minh bởi Gorter được thể
hiện trong hình 15. Tại nơi mà hàm lượng ZnFe
2
O
4
chiếm thiểu số, momen từ dần dần
tăng với sự gia tăng trong ZnFe
2
O
4
. Kết quả là, mật độ từ thông tăng. Tuy nhiên, A-O-
B siêu tương tác trao đổi trở nên yếu bởi vì momen từ trong điểm A trở nên nhỏ hơn
cùng với sự tăng của ZnFe
2
O
4
. Kết quả là, nó sẽ yếu hơn khi chống lại sự bất ổn nhiệt
và nhiệt độ Curie, nhiệt độ chuyển tiếp từ ferit từ tính đến parmagnetism, những sự
giảm sút như vậy được hiển thị trong hình 16 theo phát hiện của Smit và Wijn.
Bảng 3: Những tính chất của ferrite từ đơn:
Cấu trúc tinh
thể
Công thức hóa
học
Mật độ từ
thông tại nhiệt
độ phòng Is[G]
Nhiệt độ Curie
Tc[K]
Tỷ trọng

Spinel MnFe
2
O
4
400 570 5.00
Spinel FeFe
2
O
4
480 860 5.24
Spinel CoFe
2
O
4
425 790 5.29
Spinel NiFe
2
O
4
270 860 5.38
Spinel CuFe
2
O
4
*1
170 455 5.35
Spinel MgFe
2
O
4

*1
230 700 4.52
Spinel Li
0.5
Fe2.5O
4
310 940 4.75
Garnet Y
3
Fe
5
O
12
135 550 5.17
Ferrox planar Ba
2
Co
2
Fe
12
O
22
185 613 5.40
Ferrox planar Ba
3
Co
2
Fe2
4
O

41
270 683 5.33
Hình 15: Ảnh hưởng của ferrite Zn đến số plasma từ
tính Bohr của ferrite đơn từ
Hình 16: Sự phụ thuộc nhiệt độ của momen từ bão
hòa của ferrite NiZn
b) Ferrit cứng:
Vật liệu từ cứng ferrite: Là các gốm ferrite, mà điển hình là ferrite bari (BaFexO),
stronsti (SrFexO) và có thể bổ sung các nguyên tố đất hiếm (ví dụ lanthannium (La))
để cải thiện tính từ cứng. Ferrite là vật liệu có 2 phân mạng từ bù trừ nhau, và chứa
hàm lượng ôxi lớn nên khó tạo ra từ độ lớn, nhưng lại có lực kháng từ lớn hơn rất
nhiều so với AlNiCo. Lực kháng từ của ferrite có thể đạt tới 5 kOe. Ferrite có điểm
mạnh là rẻ tiền, chế tạo dễ dàng và có độ bền cao. Vì thế nó chiếm phần lớn thị phần
nam châm thế giới (tới hơn 50%) dù có phầm chất không phải là cao.
VI. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO:
Khi sản xuất ferrit, nguyên liệu bột mịn (phổ biến ở dạng oxit hoặc cacbonat)
được trộn, nghiền ướt trong máy nghiền bi. Nguyên liệu phải nghiền đủ mịn để có đủ
độ hoạt hóa cần thiết và không chứa tạp chất có hại. Hỗn hợp sao đó có thể nung sơ bộ
ở nhiệt độ thấp. Quá trình phản ứng có thể chia làm những loại như sau:
MeO + Fe
2
O
3
→ MeFe
2
O
4
(Me = Zn, Ni, Mg)
3 Fe
2

O
3
→ 2 FeFe
2
O
4
+ ½ O
2
2 Mn
2
O
3
+ 4 Fe
2
O
3
→ 4MnFe
2
O
4
+ O
2
Phản ứng loại 1: xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp.
Ví dụ: khi chế tạo ferrit Zn, trong hỗn hợp bột oxit ở 580
0
C ÷ 600
0
C, sau ba giờ
có khoảng 20% ZnFe
2

O
4
, mức phản ứng là 70%.
Ở nhiệt độ cao, một phần oxy được giải phóng do phản ứng Fe
3+
→ Fe
2+
, quá
trình xảy ra làm thay đổi thành phần tính chất vật liệu. Ví dụ, trong hệ MnO–Fe
2
O
3
phản ứng xảy ra ở 1100
0
C, trong khi nếu chỉ là Fe
2
O
3
, phản ứng ở nhiệt độ cao hơn.
Phản ứng loại 2: tạo magnetic. Nguyên liệu ban đầu là một chất duy nhất và
như trên đã phân tích, cần kiểm tra được quá trình khử Fe
2
O
3
. Tốt nhất là nung trong
môi trường khử với tỷ lệ CO/CO
2
thích hợp.
Phản ứng loại 3: phức tạp nhất và còn ít được nghiên cứu. Thành phần không
chứa sắt có thể biến đổi khi tổng hợp chất, đơn giản nhất là theo sơ đồ:

Ở 950
0
C : 1,5 Mn
2
O
3
→ Mn
3
O
4
+1/4 O
2

Ở 1000
0
C : Mn
3
O
4
+ 3 Fe
2
O
3
→ 2 MnFe
2
O
4
+ ½ O
2
Sự bền vững của sản phẩm phụ thuộc nhiệt độ, áp suất riêng phần của oxy.

Trong không khí ở 1300
0
C pha tinh thể duy nhất tạo thành là spinel.
Nguyên liệu dạng bột được nghiền mịn, tạo hình với các chất tạo hình dẻo.
Nhiệt độ nung trong khoảng 1000 ÷ 1400
0
C, trong môi trường khí thích hợp. Ferrit
cứng được nung tới kết khối hoàn toàn. Tính chất sản phẩm phụ thuộc độ mịn sản
phẩm, vào sự tạo vùng hóa vi mô (doment) trong vật liệu và sự định hướng của chúng.
Có thể có những trường hợp cần hạt thô (đường từ trễ có dạng vuông), trường hợp cần
hằng số từ ban đầu lớn, hạt phải mịn hơn.
Môi trường nung là yếu tố phải lưu tâm khi sản phẩm cần nung tới kết khối, do
rất dễ làm thay đổi hóa trị, làm thay đổi tính chất của vật liệu. Ví dụ, với ferit Mn khi
áp suất riêng phần của oxy cao có thể tạo dung dịch rắn với Mn
3
O
4
và Fe
2
O
3
, thậm chí
có thể phân thành hai pha: (MnFe)
3
O
4
và Fe
2
O
3

. Khi áp suất riêng phần của oxy nhỏ
nhất xuất hiện hai pha: MnFe
2
O
4
+ d.d. rắn MnO-FeO. Tốc độ làm nguội cũng phải đủ
nhanh để đảm bảo thành phần pha tạo thành khi nung không bị biến đổi.
VII. ỨNG DỤNG:
1. VẬT LIỆU TỪ CỨNG:
Đặc trưng của vật liệu từ cứng là có lực kháng từ Hc lớn (trên 102Oe). Tính
"cứng" của vật liệu từ cứng trước tiên thể hiện ở lực kháng từ cao, mà nguyên nhân
quan trọng đầu tiên là do tính dị hướng từ tinh thể rất lớn. Tính cứng thể hiện đơn giản
là tính khó từ hoá và khó khử từ.
Hai ứng dụng quan trọng và phổ biến nhất hiện nay của vật liệu từ cứng là  !
"#$!%#"&' (Permanent magnets) và !()*+,-#)*. (Magnetic
Recording Media) cho các đĩa cứng.
NAM CHÂM VĨNH CỬU:
Có 2 loại nam châm /01234của nó là:
Nam châm đẳng hướng (Isotropic Magnet): Là nam châm được chế tạo mà trước khi
nạp từ, người ta không hề dùng các từ trường ngoài để định hướng các hạt của nam
châm.
Nam châm dị hướng (Anisotropic Magnet): Là nam châm chế tạo bằng cách có sử
dụng từ trường lớn ép định hướng theo một phương nhất định nhằm tạo ra sự định
hướng của các hạt theo một hướng trước khi nạp từ.
 #567 "
Nam châm AlNiCo thường hạn chế ở kích thước nhỏ, các tính chất từ khá yếu nhưng
có tính chất cở khí rất tốt và có nhiệt độ Curie có thể đạt tới 760
o
C.
Bền nhiệt, có thể hoạt động ở nhiệt độ 550

o
C – 600
o
C.
Nó cũng là một vật liệu có giá thành cao.
Được sử dụng trong Bộ cảm biến, bộ đếm ( điện kế, đồng hô đo), bộ điều khiển
đồng hồ đo tốc độ …
 


8"9:;9
Chế tạo nam châm này thường bằng các phương pháp luyện kim (nóng chảy, luyện
kim bột tức là nghiền cơ học các bột kim loại). Đặc tính của loại nam châm này là:
- Giá rất cao.
- Độ bền cơ học cao
- Độ bền hóa học rất cao, khả năng chống ăn
- Mòn và mài mòn cực tốt
- Có dị hướng từ khổng lồ
 8<=56010>7?@A>6+*
@;
Có lực kháng từ cao, nhiệt độ Curie rất cao và tích năng lượng từ cực lớn. Loại nam
châm này được gọi là nam châm nhiệt độ cao
Nam châm này có từ độ bão hòa chưa đủ cao (thấp hơn các vật liệu từ mềm thông
thường).
Có giá thành cao do chứa hàm lượng đất hiếm lớn (tới 27% khối lượng).
Độ bền không cao, dễ bị mài mòn do tính dễ ôxi hóa của các nguyên tố đất hiếm.
Chính vì thế mà nam châm này thường phải được phủ keo bảo vệ.
Có nhiệt độ Curie thấp nên không sử dụng được trong các môi trường khắc nghiệt.
Có khả nảng chống lại sự khử từ của trường bên ngoài rất tốt do lực cưỡng bức tự có
nên được ưu tiên sử dụng trong các thiết bị điện cơ.

 8B
Đặc tính của nam châm ferrite là:
Có dị hướng từ tinh thể cao hơn một bậc so với nam châm AlNiCo do đó tạo ra lực
kháng từ cao hơn nhiều so với nam châm AlNiCo.
Tuy nhiên, do là hợp chất kiểu oxit và có mật độ khối thấp nên từ độ của ferite lại
thấp hơn nhiều so với của nam châm AlNiCo.
Công nghệ chế tạo nam châm này rất đơn giản, giá thành cac thành phẩm lại thấp nên
nam châm này là loại rẻ tiền nhất hiện nay. Đó là lý do chính giải thích tại sao nam
châm này chiếm thị phần lớn nhất.
Nam châm ferite không chỉ rẻ, mà còn có độ bền rất cao.
2. VẬT LIỆU TỪ CỨNG TRONG LĨNH VỰC GHI TỪ
Ứng dụng trong các ổ cứng lưu trữ thông tin. Đó là các màng mỏng từ (có tính
chất từ cứng) mà tiêu biểu là màng FePt và màng CoPt.
Có lực kháng từ đủ lớn để chống sự phá hủy tính chất do trường ngoài, nhưng
không quá lớn để khó từ hoá.
Có từ độ bão hoà cao
Đường cong từ trễ M(H) càng có dạng hình chữ nhật càng tốt
SFD hẹp (SFD = Switching Field Distribution),
Độ bền và khảnăng chống mài m.n, chống ôxi hóa tốt. Hiện nay, xu thế đang
tập trung là nâng cao mật độ ghi từ (phổ biến đang là 100 Gb/in2) nâng đến Tb/in2
bằng cách ghi vuông góc với bề mặt màng và giảm kích thước các bit từ.
3. VẬT LIỆU TỪ MỀM:
Mg ferrit đã được đưa vào sử dụng thực tế lần đầu tiên như vật liệu điện trong các ứng
dụng vi sóng
Ferrit trong vi sóng được phân thành spinel và garnet…
Và nhiều ứng dụng khác.
 Nói thêm một chút về ứng dụng của hạt nano từ tính trong y - sinh học
1. Phương pháp điều trị ung thu bằng đốt nóng thân nhiệt cục bộ:
Để sử dụng ứng dụng này, các hạt nano từ tính phải là không độc hại với cơ thể,
Chúng sẽ được bao phủ bằng một chất gọi là chất hoạt hóa bề mặt là các chất có

tính chất hoạt động bề mặt, bao phủ các hạt, vừa có tác dụng cách ly các hạt, tạo ra
một dung dịch kiểu huyền phù (lơ lửng) và hòa tan tốt vào dung môi có tính tương
thích sinh học với cơ thể. Như vậy, ta sẽ có một chất lỏng mang từ tính (ta có thể
tưởng tượng nó giống như một nam châm dạng lỏng. Có nghĩa là chúng sẽ có phản
ứng dưới tác động của từ trường ngoài.
Chất lỏng này được tiêm vào cơ thể và đưa đến các tế bào ung thư (bằng các chất
chỉ nhạy với loại tế bào này, cái này các bạn học Sinh học biết rất rõ). Đặt vào một
từ trường xoay chiều. Ta hãy tưởng tượng các hạt nano từ tính này giống như các
nam châm, khi đặt vào từ trường xoay chiều chúng sẽ quay và tạo ra nhiệt. Bằng
cách này ta sẽ tạo ra một nhiệt lượng đốt nóng cục bộ và đốt chết tế bào ung thư.
Đây là một phương pháp trị ung thư mới trên thế giới và đang được nghiên cứu rất
mạnh mẽ.
Nhiệt độ khoảng 42°C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung
thư. Nghiên cứu về kĩ thuật tăng thân nhiệt cục bộ được phát triển từ rất lâu và có
rất nhiều công trình đề cập đến kĩ thuật này nhưng chưa có công bố nào thành
công trên người. Khó khăn chủ yếu đó là việc dẫn truyền lượng hạt nanô phù hợp
để tạo ra đủ nhiệt lượng khi có sự có mặt của từ trường ngoài mạnh trong phạm vi
điều trị cho phép. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung nóng cục bộ là lưu
lượng máu và phân bố của các mô. Thực nghiệm và tính toán cho biết tỉ số phát
nhiệt vào khoảng 100mWcm3 là đủ trong hầu hết các trường hợp thực nghiệm.
Tần số và biên độ của từ trường thường dùng dao động trong khoảngf=0,05-
1,2MHz,H<0,02T. Mật độ hạt nanô cần thiết vào khoảng 5-10mgcm3. Vật liệu
dùng để làm hạt nanô thường là magnetite và maghemite và có thể có tính sắt từ
hoặc siêu thuận từ. Phần lớn các thí nghiệm được tiến hành với hạt siêu thuận từ.
Vì vậy, ở đây chúng tôi chỉ giải thích cơ chế vật lý cho hạt siêu thuận từ. Với hạt
siêu thuận từ, khi áp dụng một từ trường xoay chiều thì hạt sẽ hưởng ứng dưới tác
dụng của từ trường đó. Sự hưởng ứng được thể hiện bằng chuyển động quay vật lý
và quay mô men từ của hạt. Hai quá trình quay này được đặc trưng bới hai thông
số là thời gian hồi phục Brown(τB) và thời gian hồi phục Néel(τN). Lượng nhiệt
thoát ra được cho bởi phương trình sau:

P=m
0
πfcH2
trong đó m
0
là từ thẩm của môi trường, f là tần số từ trường xoay chiều, c là thành
phần lệch pha của độ cảm từ phức (độ hấp thụ), H là cường độ từ trường. Nếu
chuyển động của hạt nanô từ tính lệch pha so với từ trường thì một phần năng
lượng từ chuyển thành nội năng của hệ. Một chất lỏng từ được đặc trưng bởi tốc
độ hấp thụ. Với chất lỏng từ tốt giá trị này có thể đạt giá trị 45Wg tại từ trường
cỡ 0,01T.
2. Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ: