古希臘人和中國人發(fā)現(xiàn)自然界中有種天然磁化的石頭,稱其為“吸鐵石”。這種石頭可以魔術(shù)般的吸起小塊的鐵片,而且在隨意擺動(dòng)后總是指向同一方向,早期的航海者也把這種磁鐵作為其最早的指南針在海上來辨別方向。
經(jīng)過千百年的發(fā)展,今天磁鐵已成為我們生活中的重要材料。通過合成不同材料的合金可以達(dá)到與吸鐵石相同的效果,而且還可以提高磁力。在18世紀(jì)就出現(xiàn)了人造的磁鐵,但制造更強(qiáng)磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀(jì)20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨后,20世紀(jì)50年代制造出了鐵氧體(Ferrite),70年代制造出稀土磁鐵(包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷)。至此,磁學(xué)科技得到了飛速發(fā)展,強(qiáng)磁材料也使得元件更加小型化。
磁鐵詳細(xì)發(fā)展歷程
5000年前人類發(fā)現(xiàn)天然磁鐵(Fe3O4)
2300年前中國人將天然磁鐵磨成勺型放在光滑的平面上,在地磁的作用下,勺柄指南,曰“司南”此即世界上第一個(gè)指南儀。
1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦磁化,制成世界最早的指南針。
1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯(lián)成一體,成為磁鐵式指南儀,用于航海。
1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創(chuàng)舉。
1488-1521哥倫布,伽馬,麥哲倫使用羅盤儀進(jìn)行了聞名全球的航海發(fā)現(xiàn)。
1600英國人威廉.吉伯發(fā)表了關(guān)于磁的專著“磁鐵”,發(fā)展了古希臘人泰勒斯、亞里士多德等前人有關(guān)磁的認(rèn)識和實(shí)驗(yàn)。
1785法國物理學(xué)家C.庫侖用扭枰建立了描述電荷與磁極間作用力的“庫侖定律”。
1820丹麥物理學(xué)家H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流感生磁力。
1831英國物理學(xué)家M.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
1873英國物理學(xué)家J.C.麥克斯韋在其專著“論電和磁”中完成了統(tǒng)一的電磁理論。
1898-1899法國物理學(xué)家P.居里發(fā)現(xiàn)鐵磁性物質(zhì)在特定溫度下(居里溫度)變?yōu)轫槾判缘默F(xiàn)象。
1905法國物理學(xué)家P.I.郎之萬基于統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論解釋了順磁性隨溫度的變化。
1907法國物理學(xué)家P.E.外斯提出分子場理論,擴(kuò)展了郎之萬的理論。
1921奧地利物理學(xué)家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學(xué)家A.康普頓提出電子也具有自旋相應(yīng)的磁矩。
1928英國物理學(xué)家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學(xué)完美地解釋了電子的內(nèi)稟自旋和磁矩。并與德國物理學(xué)家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在,奠定了現(xiàn)代磁學(xué)的基礎(chǔ)。
1936蘇聯(lián)物理學(xué)家郎道完成了巨著“理論物理學(xué)教程”,其中包含全面而精彩地論述現(xiàn)代電磁學(xué)和鐵磁學(xué)的篇章。
1936-1948法國物理學(xué)家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論,并在隨后多年的研究中深化了對物質(zhì)磁性的認(rèn)識。
1967旅美奧地利物理學(xué)家K.J.斯奈特在量子磁學(xué)的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了磁能積空前高的磁鐵稀土磁鐵(SmCo5),從而揭開了永磁材料發(fā)展的新篇章。
1967美國Dayton大學(xué)的Strnat等,研制成釤鈷磁鐵,標(biāo)志著稀土磁鐵時(shí)代的到來。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問世。
1982日本住友特殊金屬的佐川真人(Masato Sagawa)發(fā)明釹鐵硼磁鐵,第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。
1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。
1991德國物理學(xué)家E.F.克內(nèi)勒提出了雙相復(fù)合磁鐵交換作用的理論基礎(chǔ),指出了納米晶磁鐵的發(fā)展前景。
隨著社會(huì)的發(fā)展,磁鐵的應(yīng)用也越來越廣泛,從高科技產(chǎn)品到最簡單的包裝磁,目前應(yīng)用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。
從磁鐵的發(fā)展史來看,十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初,人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。