МАГНИ́ТНЫЕ ДИЭЛЕ́КТРИКИ

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).

Композитные магнитные диэлектрики с магнитоэлектрическими свойствами: а – жидкокристаллическая ячейка со взвешенными наночастицами Ni продолговатой формы; б – переориентация молекул и связ...

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.