
【電】 magnetoelastic effect
magnetism
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
effect
【醫】 effect
磁彈效應(Magnetoplastic Effect)指材料在磁場作用下産生彈性形變,或彈性形變導緻磁性能變化的物理現象。該效應是磁學與力學耦合作用的典型表現,常見于鐵磁材料、磁緻伸縮材料及智能材料中。
從微觀機制分析,磁彈效應源于材料内部磁疇結構在外加磁場下的重新排列。磁場能量與晶格應變能相互競争,導緻材料宏觀尺寸變化(正向效應);反之,機械應力通過改變磁疇分布影響磁化強度(逆向效應)。美國國家标準與技術研究院(NIST)的研究表明,該效應在Terfenol-D合金中可産生高達2000ppm的應變值。
該現象在工程領域有重要應用,包括:
中國科學出版社《功能材料物理》指出,磁彈效應量化關系可表示為: $$ lambda_s = frac{Delta L}{L} = gamma M $$ 其中$lambda_s$為飽和磁緻伸縮系數,$gamma$為材料常數,$M$為磁化強度。當前研究前沿聚焦于納米多層膜結構的磁彈耦合增強效應,相關成果可見《物理評論B》期刊2024年發表的綜述論文。
磁彈效應(Magnetoelastic Effect)是磁性材料中磁學性質與力學性質相互耦合的現象,具體指材料在機械應力或應變作用下,其磁化強度、磁導率等磁學特性發生改變,反之磁化狀态變化也會引起材料機械形變。以下是詳細解析:
核心定義
磁彈效應表現為鐵磁材料受外部應力作用時,内部磁疇結構重新排列,導緻磁化強度變化。例如,拉伸或壓縮應力會改變材料的磁導率(μ)和磁化方向。
雙向耦合特性
磁疇響應
材料内部磁疇壁在應力作用下發生移動或旋轉,導緻磁化方向改變。例如,拉伸應力可能使磁疇沿受力方向排列,增強該方向的磁化強度。
定量關系
根據磁彈耦合理論,磁導率變化與應力(σ)的關系可表示為:
$$frac{Delta mu}{mu} = frac{2lambda_m}{B_m} sigma mu$$
其中,$lambda_m$為磁緻伸縮系數,$B_m$為飽和磁感應強度。
主要特點
應用方向
近年理論研究表明,軟材料(如聚合物基複合材料)在局部壓力下可能出現磁極反轉等獨特現象,這為新型傳感器開發提供了理論基礎。如需更深入的技術細節,可參考、5、8中的實驗模型與案例分析。
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