Магни́тные материа́лы, вещества, обладающие магнитными свойствами. Под данное определение попадают практически все известные материалы, поскольку все они содержат электроны и проявляют, по крайней мере, диамагнитные свойства, следовательно, могут называться диамагнитными материалами. Для того чтобы сузить спектр рассматриваемых материалов на практике, в физике и технике под магнитными материалами в первую очередь понимают материалы, обладающие теми или иными сильно выраженными магнитными, магнитотепловыми, магнитоупругими, магниторезистивными или другими свойствами и/или оригинальными магнитными структурами. В магнитных материалах, как правило, в определённой области температур существуют области спонтанной намагниченности (в объёмных материалах они разбиваются на магнитные домены), в которых сохраняется отличная от нуля намагниченность как до, так и после выключения приложенного внешнего магнитного поля. Важно различать термины «магнитный материал» и «магнит». Последний, как правило, обозначает тело или объект, который создаёт своё собственное магнитное поле.

Рис. 1. Виды магнетизма. Архив БРЭ.Рис. 1. Виды магнетизма. Архив БРЭ.Характер поведения магнитных материалов зависит от магнитного поля, температуры, давления, и их свойства могут сильно варьироваться при изменении кристаллической и главным образом электронной структуры материала. В зависимости от последней выделяют различные виды магнетизма, классификация которых представлена на рис. 1. Многообразие видов магнетизма обусловливает большое разнообразие типов магнитного упорядочения, наблюдаемого в магнитных материалах, и является основой для их классификации; выделяют большие классы материалов – ферромагнетики, ферримагнетики, антиферромагнетики, суперпарамагнетики, спиновое стекло, спиновый лёд и др. Кроме того, возможна классификация по химическому составу (например, редкоземельные магнетики, оксиды, халькогениды и др.); по типу кристаллической структуры (например, материалы со структурой шпинели, перовскита, граната и др.); по типу внутреннего строения (поликристаллические, монокристаллические, аморфные); по типу электропроводности (металлы, магнитные полупроводники, магнитные диэлектрики); по форме вещества (магнитные плёнки, порошки, магнитные жидкости, гели, пены, композиционные материалы и др.); по массе (например, магнитомягкая листовая сталь выпускается в виде многотоннажных рулонов, а ярмо лабораторного электромагнита может весить до нескольких сотен килограммов); по целевому назначению (магнитострикционные материалы, термомагнитные сплавы, магнитные диэлектрики, сегнетомагнетики, магнитооптические материалы, материалы для СВЧ и др.).

Внешнее магнитное поле, воздействуя на магнитный материал, может изменять его магнитные, электронные и структурные параметры, что проявляется, например, в изменении геометрических размеров материала (магнитострикция), его электрического сопротивления (магнитосопротивление), температуры (магнитокалорический эффект) и т. д. В ряде магнитных материалов эти эффекты достигают гигантских величин, что обеспечивает их широкое применение в различных областях техники и электроники.

Рис. 2. Магнитная фазовая диаграмма гольмия. Репродукция графика из статьи: Zverev V. I., Tishin A. M., Zou Min, Mudryk Ya., Gschneidner K. A. Jr and Pecharsky V. K. Magnetic and magnetothermal properties and the magnetic phase diagram of single-crystal holmium along the easy magnetization direction // Journal of Physics: Condensed Matter. 2015. Vol. 27, N. 14.Рис. 2. Магнитная фазовая диаграмма гольмия. Репродукция графика из статьи: Zverev V. I., Tishin A. M., Zou Min, Mudryk Ya., Gschneidner K. A. Jr and Pecharsky V. K. Magnetic and magnetothermal properties and the magnetic phase diagram of single-crystal holmium along the easy magnetization direction // Journal of Physics: Condensed Matter. 2015. Vol. 27, N. 14.В ряде случаев, как, например, в редкоземельных материалах, в зависимости от температур и/или магнитных полей в одном материале могут проявляться различные типы магнитного упорядочения или их комбинации. Так, среди антиферромагнетиков можно выделить ряд редкоземельных материалов с крайне сложными магнитными фазовыми диаграммами: в той или иной области температур и магнитных полей могут существовать, например, геликоидальные, конические, веерные, структуры спинового проскальзывания, а также их комбинации и другие структуры (рис. 2).

В отдельный класс выделяют магнитные наноструктуры. В некоторых случаях без указания точного геометрического размера нельзя утверждать, в каком состоянии находится материал, например, один и тот же материал может обладать магнитными свойствами в наносостоянии и сегнетоэлектрическими – в объёмном состоянии.

Рис. 3. Спектр магнитомягких и магнитотвёрдых материалов. Источник: материалы компании VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG, Hanau.Рис. 3. Спектр магнитомягких и магнитотвёрдых материалов. Источник: материалы компании VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG, Hanau.Классификацию магнитных материалов можно проводить и по их основным характеристикам: намагниченности насыщения $M_{\text{s}},$ остаточной намагниченности $M_{\text{r}},$ коэрцитивной силе $H_{\text{c}},$ магнитной проницаемости $\mu,$ температуре магнитного фазового перехода $(T_{\text{C}}$ или $T_{\text{N}}),$ константам магнитной анизотропии, величинам магнитострикции, магнитосопротивления, магнитокалорического эффекта и др. Магнитные материалы подразделяют на магнитомягкие материалы – материалы с малой величиной $H_{\text{c}}$ и большими $\mu$ и $M_{\text{s}},$ и магнитотвёрдые материалы – материалы с большими величинами $H_{\text{c}}$ и $M_{\text{r}}$ (рис. 3). Термины «магнитомягкий материал» и «магнитотвёрдый материал» определяют исключительно магнитные свойства материалов и не характеризуют их механические свойства.

Одним из самых хороших и вместе с этим самым дорогих магнитомягких материалов является сплав $\text{FeCo}$ c содержанием кобальта 48–50 %, имеющий торговое название пермендюр. Как можно видеть (рис. 4) «моторный» (применяемый в электромоторах и генераторах) сплав $\text{Fe}_{50}\text{Co}_{50}$ (Vacoflux 50) имеют величину $H_c<$ 0,8 А/м, что почти в 30 раз меньше магнитного поля Земли. При этом, величина намагниченности насыщения 2,2 Тл данного сплава на 42 % превышает намагниченность соединения $\text{FeSi}_3.$

Рис. 4. Статические петли гистерезиса для сплавов FeCo. Репродукция графика из статьи: Soft Magnetic Cobalt-Iron-Alloys. VACOFLUX 48, VACOFLUX 50, VACODUR 50, VACOFLUX 17. Hanau, 2001.Рис. 4. Статические петли гистерезиса для сплавов FeCo. Репродукция графика из статьи: Soft Magnetic Cobalt-Iron-Alloys. VACOFLUX 48, VACOFLUX 50, VACODUR 50, VACOFLUX 17. Hanau, 2001.Помимо электротехнических сталей на основе железа, промышленностью освоен выпуск целого ряда других магнитомягких материалов, таких как пермаллой, инвар, ковар и другие, которые выпускаются в виде слитков, проволоки, листов, лент, стержней и т. д.

Применение магнитных материалов определяется общей совокупностью их свойств, а также характером зависимости этих свойств от температуры. Области их применения чрезвычайно разнообразны. Они широко используются: для магнитной записи информации (магнитная лента, магнитные диски, другие магнитные носители); в банковских картах; громкоговорителях, динамиках и микрофонах; электродвигателях и генераторах электрического тока; трансформаторах; компасах; магнитных держателях; магнитных сепараторах и т. д. Магнитные материалы применяют в диагностике и лечении различных заболеваний (магнитно-резонансная томография, адресная магнитная доставка лекарств, магнитная гипертермия и т. п.).

Магнитные материалы окружают нас в быту. Дверь холодильника остаётся закрытой благодаря притяжению магнитной резины (магнитопласт), расположенной по периметру двери. Магнитный винил используют как основу для наклеек на холодильник. В каждом мобильном телефоне есть три постоянных магнита марки неодим-железо-бор (в вибровызове, динамике и микрофоне). Известно применение магнитных материалов в музыкальных инструментах – например, в электрогитарах используют магнитные пикапы для превращения вибрации струн гитары в электрический ток, который затем может быть усилен.