
【电】 magnetoelastic effect
magnetism
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【医】 bomb; bullet
effect
【医】 effect
磁弹效应(Magnetoplastic Effect)指材料在磁场作用下产生弹性形变,或弹性形变导致磁性能变化的物理现象。该效应是磁学与力学耦合作用的典型表现,常见于铁磁材料、磁致伸缩材料及智能材料中。
从微观机制分析,磁弹效应源于材料内部磁畴结构在外加磁场下的重新排列。磁场能量与晶格应变能相互竞争,导致材料宏观尺寸变化(正向效应);反之,机械应力通过改变磁畴分布影响磁化强度(逆向效应)。美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究表明,该效应在Terfenol-D合金中可产生高达2000ppm的应变值。
该现象在工程领域有重要应用,包括:
中国科学出版社《功能材料物理》指出,磁弹效应量化关系可表示为: $$ lambda_s = frac{Delta L}{L} = gamma M $$ 其中$lambda_s$为饱和磁致伸缩系数,$gamma$为材料常数,$M$为磁化强度。当前研究前沿聚焦于纳米多层膜结构的磁弹耦合增强效应,相关成果可见《物理评论B》期刊2024年发表的综述论文。
磁弹效应(Magnetoelastic Effect)是磁性材料中磁学性质与力学性质相互耦合的现象,具体指材料在机械应力或应变作用下,其磁化强度、磁导率等磁学特性发生改变,反之磁化状态变化也会引起材料机械形变。以下是详细解析:
核心定义
磁弹效应表现为铁磁材料受外部应力作用时,内部磁畴结构重新排列,导致磁化强度变化。例如,拉伸或压缩应力会改变材料的磁导率(μ)和磁化方向。
双向耦合特性
磁畴响应
材料内部磁畴壁在应力作用下发生移动或旋转,导致磁化方向改变。例如,拉伸应力可能使磁畴沿受力方向排列,增强该方向的磁化强度。
定量关系
根据磁弹耦合理论,磁导率变化与应力(σ)的关系可表示为:
$$frac{Delta mu}{mu} = frac{2lambda_m}{B_m} sigma mu$$
其中,$lambda_m$为磁致伸缩系数,$B_m$为饱和磁感应强度。
主要特点
应用方向
近年理论研究表明,软材料(如聚合物基复合材料)在局部压力下可能出现磁极反转等独特现象,这为新型传感器开发提供了理论基础。如需更深入的技术细节,可参考、5、8中的实验模型与案例分析。
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