МАГНИ́ТНЫЕ ДИЭЛЕ́КТРИКИ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАГНИ́ТНЫЕ ДИЭЛЕ́КТРИКИ, магнитные вещества с низкой электропроводностью. К М. д. относятся ферриты-шпинели, ферриты-гранаты, манганиты, ферробораты, галогениды переходных металлов и др. В отличие от магнитных металлов, в М. д. взаимодействие между магнитными ионами осуществляется посредством связующих анионов (лигандов), а не через электроны проводимости. При таком косвенном характере обменного взаимодействия наряду с ферромагнетизмом наблюдаются также др. виды магнитного упорядочения: большинство антиферромагнетиков и ферримагнетиков являются именно диэлектриками. Особенностью оксидных М. д. в поликристаллич. форме является бо́льшая величина статич. диэлектрич. проницаемости (до 105), что связано с особым механизмом электрич. поляризации – скоплением зарядов на границах кристаллитов. М. д. используют там, где нужно уменьшить потери на вихревые токи: в качестве сердечников в катушках индуктивности, магнитопроводов в трансформаторах и т. п.
Искусств. магнитные диэлектрич. материалы, представляющие собой композитные среды, состоящие из магнитного порошка и непроводящей связки (напр., полистирола, парафина или резины), называют магнитодиэлектриками.
В отд. класс можно выделить разбавленные М. д. – непроводящие соединения (как правило, оксиды ZnO, TiO2) с примесью магнитных металлов Fe, Co, Cr, Mn, V и др. Механизм взаимодействия между магнитными ионами в них, как и в др. М. д., не связан с электронами проводимости (в отличие от разбавленных магнитных полупроводников). Особенностью разбавленных М. д. является очень сильная зависимость их магнитного упорядочения от разл. рода дефектов (вакансий и междоузельных включений), играющих роль посредников при косвенном обменном взаимодействии между ионами магнитных примесей. Это, с одной стороны, затрудняет исследование разбавленных М. д., с другой – позволяет в перспективе надеяться на создание материалов с регулируемыми магнитными свойствами.
М. д., в которых, наряду с магнитным, существует сегнетоэлектрич. упорядочение, называют сегнетомагнетиками. Они являются частным случаем более общего класса мультиферроиков, сочетающих в себе разл. виды упорядочений (магнитное, сегнетоэлектрич., сегнетоэластич. и др.). Сегнетоэлектрич. упорядочение может иметь как собственный, так и несобственный (магнитоиндуцированный) характер. Взаимосвязь магнитной и электрич. подсистем в М. д. может проявляться в виде зависимости диэлектрич. проницаемости от напряжённости магнитного поля (т. н. магнитодиэлектрический эффект), а также в ряде магнитоэлектрич. явлений (см. Магнитоэлектрический эффект).
Практич. интерес представляет особый класс М. д. – композитные магнитоэлектрич. материалы. Они могут быть созданы в форме слоистых структур из пьезоэлектрич. и магнитострикционных слоёв. Др. концепция магнитоэлектрич. среды, предложенная нидерл. учёным Б. Теллегеном (1948), предполагает наличие в материале свободно вращающихся частиц, обладающих магнитным и электрич. дипольными моментами. Она только начинает находить своё воплощение в технологии электронных чернил и жидкокристаллич. дисплейных элементов с внедрёнными магнитными наночастицами (рис.).
Магнитоэлектрич. материалы обладают большим потенциалом практич. приложений в области энергосберегающих технологий: магнитные сенсоры, ёмкостные электромагниты, элементы магнитной памяти, невзаимные СВЧ-фильтры и др. устройства, не предполагающие протекания постоянных электрич. токов и сопряжённых с ними тепловых потерь.