cấu trúc gồm có 2 phân mạng từ đối song song và cân bằng nhau về mặt giá trị.
Cơ chế của tính phản sắt từ
-Vật liệu phản sắt từ được liệt vào nhóm vật liệu có trật tự từ. - Vật liệu phản sắt từ là vật liệu phi từ bởi từ tính của chúng cũng yếu.
-Tính chất phản sắt từ bắt nguồn từ tương tác trao đổi giữa các spin
- Phản sắt từ là tương tác trao đổi âm, làm cho các spin phản song song với nhau.
Các tính chất cơ bản
-Ở không độ tuyệt đối (0 Kelvin), các spin của vật liệu phản sắt từ sắp xếp đối song song nhau nên từ độ.
- Nhiệt độ tăng dần dẫn đến việc phá vỡ trật tự từ kiểu phản song song làm tăng độ từ hóa (và độ cảm từ, χ) của vật liệu phản sắt từ.
- Từ trường ngoài cũng là nguyên nhân phá vỡ trật tự phản song song của vật liệu.
Feri từ :là tên gọi chung của nhóm các vật liệu có trật tự từ mà trong cấu trúc từ của nó gồm 2 phân mạng đối song song nhưng có độ lớn khác nhau. Ferri từ còn được gọi là phản sắt từ bù trừ không hoàn toàn.
Cấu trúc của feri từ
Feri từ từ có tên gọi xuất phát từ nhóm vật liệu ferrite ,là nhóm các vật liệu gốm có công thức hóa học chung là:
XO.Y2O3
+ X là một kim loại hóa trị 2, + Y là kim loại hóa trị 3 .
Ô đơn vị của một ferrite sẽ chứa 32 anion và 24 cation. 8 cation ở vị trí A (tạo thành phân mạng từ A) sẽ bị bao quanh bởi 4 iôn ôxi theo dạng các tứ diện và 16 cation còn lạ ở vị trí B (phân mạng từ B) bị bao quanh bởi 6 ion ôxi bởi mạng bát diện. Đây là nhóm ferrite có tên gọi chung là ferrite spinel , thường mang cấu trúc lập phương tâm mặt. Một số nhóm ferrite khác có thành
phần phức tạp hơn mang cấu trúc lục giác
Tính chất của feri từ
- Feri từ có 2 phân mạng từ bù trừ không hoàn toàn, nên nó có từ độ tự phát và từ độ này được bù trừ từ mômen từ của 2 phân
mạng:
λ.MA − (1 − λ).MB
+ λ là tỉ phần giữa 2 phân mạng.
-Nhìn chung, tính chất từ của feri từ gần giống với sắt từ, - Điểm khác biệt cơ bản nhất là do nó có 2 phân mạng ngưoc chieu
- Có một nhiệt độ mà tại đó mômen từ tự phát của 2 phân mạng bị bù trừ nhau gọi là "nhiệt độ bù trừ".
- Nhiệt độ bù trừ thấp hơn nhiệt độ Curie (đôi khi nhiệt độ Curie của feri từ cũng được gọi là nhiệt độ Néel, ở trên nhiệt độ Curie chất bị mất trật tự từ và trở thành thuận từ.
Câu 16 : Thế nào là vật liệu từ mềm, nêu t/c của vật liệu từ mềm.
Vật liệu từ mềm là vật liệu sắt từ, "mềm" về phương diện từ hóa và khử từ, có nghĩa là dễ từ hóa và dễ khử từ.
Tính chất
Vật liệu áp điện có từ trường bão hòa và độ từ hóa chỉ phụ thuộc vào thành phần của vật liệu.
Hệ số từ hóa và độ khử từ của Hc lại phụ thuộc vào cấu trúc của vật liệu chứ không phải thành phần của vật liệu.
Tổn hao năng lượng từ phụ thuộc vào điện trở suất và nó thỉ lệ nghịch với điện trở suất.
Đặc điểm
Có độ từ thẩm cao
Có độ khử từ thấp.
có tổn hao năng lượng từ trễ thấp.
dễ bị từ hóa.
Trả lời :
Khi tăng nhiệt độ,dao động nhiệt của các nguyên tử trong vật rắn sẽ tăng các momen từ nguyên tử sẽ quay dễ dàng.Do đó khi
nhiệt độ tăng chuyển động nhiệt của các nguyên tử dẫn tới sự định hướng hỗn loạn của mọi momem từ.
Đối các vật liệu sắt từ ,phản sắt từ và feri từ chuyển động nhiệt nguyên tử chống lại lực lượng tác ghép giữa các momem lưỡng cực nguyên tử gây ra sự sắp xếp hướng lầm lẫn của các lưỡng cực kể cả khi có từ trường ngoài.Do đó từ độ bão hòa của chất sắt từ và feri từ đều giảm.Từ độ bão hòa sẽ cực đại ở nhiệt độ 0K vì khi đó dao động nhiệt là cực tiểu.Kho nhiệt độ tăng từ độ bão hòa giảm dần và và sau đó tụt mạnh tới không ở nhiệt độ Curie Te.
Đặc tính từ độ: nhiệt độ của Fe và Fe3O4 được biểu diễn trên hình trang 243
Ở nhiệt độ Te lực ghép spin với nhau mất tác dụng và khi nhiệt độ cao hơn Te vật liệu sắt từ và feri từ đều trở thành thuận từ. Nhiệt độ Curie thay đổi theo vật liệu vị dụ:
Fe,Fe3O4,cooban,niken có các trị số tương ứng là 768,585,1120,335 độ C.
Tính phản sắt từ cũng phụ thuộc nhiệt độ,nó biến mất ở nhiệt độ Neeeseel.Cao hơn nhiệt độ này các vật liệu phản sắt từ cũng trở thành thuận từ.
Khi tăng nhiệt đó dao động của các nguyên tử trong vật rắn sẽ tăng, các momen từ nguyên tử sẽ quay dễ dàng. Do đó khi nhiệt độ tăng chuyển động nhiệt của các nguyên tử dẫn tới sự định hướng hỗn loạn của mônmen từ.
Đối với các vật liệu sắt từ, phản sắt từ, và feri chuyển động nhiệu nguyên tử chống lại lực tương tác ghép giữa các monen lưỡng cực nguyên tử gây ra sự xếp hướng lầm lẫn của các lưỡng cực, kể cả khi có từ trường ngoài. Do đó từ độ bão hòa của chất sắt từ và feri đều giảm. khi nhiệt độ tăng từ độ bão hòa giảm dần và sau đó tụt mạnh tới không ở nhiệt độ CurieTe. ở nhiệt độ Te lực ghép spin với nhau mất tác dụng và khi nhiệt độ cao hơn Te vật liệu sắt từ và feri từ đều trở thành thuận từ. tính sắt từ cũng phụ thuộc vào nhiệt độ; nó biến mất ở nhiệt độ Neel. Cao hơn nhiệt độ này thì các vật liệu phản sắt từ cũng trở thành thuận từ
Câu 19 : Nêu cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu. từ đó giải thích tính dẫn nhiệt của gốm.
*Cơ chế dẫn nhiệt:
--Trong các vật liệu rắn,nhiệt được truyền bởi cả song dao động mạng và điện tử tự do.Độ dẫn nhiệt toàn phần là tổng của 2
thành phần theo 2 cơ chế đó. K=Kl +Ke Kl: Độ dẫn điện bởi dao động mạng
Ke:Độ dẫn điện bởi dao động điện tử
-Thông thường thì 1 trong 2 thành phần đó chiếm ưu thế.năng lượng nhiệt các phonon,tức là song mạng được truyền đi theo hướng chuyển động của chúng.
-Thành phần Kl gây bởi chuyển động thuần của các phonon từ vùng nhiệt đọ cao tới vùng có nhiệt độ thấp trong vật thể.
-Các điện tử tự do cũng tham gia dẫn nhiệt.Ở vùng nóng của vật liệu điện tử tự do có động năng lớn hơn,chúng di chuyển đến những vùng lạnh hơn vaf1 phần động năng đc chuyển bù thêm cho các nguyên tử như là kết quả các va chạm với phonon hay là với khuyết tật mạng.Phần đóng góp tương đối của Ke tăng theo nồng độ điện tử tự do vì có nhiều điện tử hơn tham gia vào quá trình dẫn nhiệt.
*Giải thích tính dẫn nhiệt của Gốm:
-Các vật liệu phi kim loại đều là những chất cách nhiệt vì chúng không có nhiều điện tử tự do.Như vậy,phonon chịu trách nhiệm
chủ yếu trong dẫn nhiệt: K rất nhỏ so với K.phonon vận chuyển năng lượng nhiệt không hiệu quả như điện tử tự do,do phonon bị tán xạ rát mạnh bởi khuyết tật mạng.
-Độ dẫn điện của 1 số vật liệu gốm nằm trong khoảng 2-
>50W/m.K ở nhiệt độ phòng .Thủy tinh và các gốm vô định hình khác có độ dẫn điện thấp hơn gốm tinh thể vì tán xạ phonon
mạnh hơn nhiều khi cấu trúc nguyên tử có mức độ không trật tự cao.
-Tán xạ của các dao động nhiệt trở nên nổi bật hơn khi nhiệt đọ tăng.Do vậy,độ dẫn nhiệt của đa số vật liệu gốm bình thường đều giảm dần dần khi nhiệt độ tăng,ít nhất là ở nhiệt đọ tương đối thấp.
-Lỗ xốp trong vật liệu gốm có thể gây ảnh hưởng mạnh đến độ dẫn nhiệt trong đa số trường hợp,sự tăng thể tích lỗ xốp làm
giảm độ dẫn nhiệt.Trong thực tế:nhiều gốm sử dụng làm vật liệu cách nhiệt đều có độ xốp cao.Sự truyền nhiệt qua các lỗ xốp là chậm và không có hiệu quả.Các lỗ xốp bên trong còn chứa không khí,khí này có đọ dẫn nhiệt cực kỳ thấp,khoảng
0,02W/m.K.Hơn nữa sự đối lưu khí trong các lỗ xốp cũng không có hiệu quả đáng kể.