熱分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在稀土功能材料中的應(yīng)用

摘 要：伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)的不斷加快，越來越多的人們逐漸對(duì)于熱分析技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了高度重視，并且熱分析技術(shù)近些年來已經(jīng)逐漸在多個(gè)領(lǐng)域之中得到了廣泛的應(yīng)用以及發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除此之外，稀土功能材料近些年來已經(jīng)逐漸被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域之中并取得了不小的成效，所以如果能夠把熱分析技術(shù)應(yīng)用于稀土功能材料之中，勢必會(huì)促進(jìn)其二者的共同發(fā)展并發(fā)揮出更大的作用。因此，本文將對(duì)熱分析技術(shù)的發(fā)展以及在稀土功能材料中的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行深入的分析研究，然后提出相對(duì)應(yīng)的意見來促進(jìn)熱分析技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展以及在稀土功能材料之中更好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱分析;發(fā)展;稀土功能材料

當(dāng)一種物質(zhì)因?yàn)檫^冷或者過熱的影響而發(fā)生一定的物態(tài)變化或者化學(xué)變化時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱效應(yīng)并與環(huán)境之間存在著溫度差。而熱分析法的主要目的就是可以在控制溫度差的前提下來測量物質(zhì)的性質(zhì)與溫度之間存在的關(guān)系?？偠灾?，當(dāng)一種物質(zhì)在環(huán)境溫度變化的影響下而發(fā)生物理或化學(xué)而產(chǎn)生了熱量的變化，此時(shí)就需要應(yīng)用熱分析技術(shù)來對(duì)且性質(zhì)與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行全面的研究與分析。

1 常用的熱分析方法

1.1 熱重分析法

熱分析技術(shù)是多種多樣的，它們分別有著不同的應(yīng)用條件和結(jié)果。其中熱重分析法就是一種較為常見的熱分析技術(shù)，它主要是在確保溫度可控的前提下，測量物質(zhì)在不同溫度環(huán)境下的自身性質(zhì)與溫度中間所存在的關(guān)系。而這種熱分析技術(shù)的應(yīng)用范圍主要是物質(zhì)的熔化、蒸發(fā)、升華、熔化以及氧化、脫水、還原等變化。

1.2 差熱分析法

差熱分析法就是一種在確保溫度可控的前提下，測量樣品與參比物的溫度差與環(huán)境溫度或者物態(tài)變化的時(shí)間之間關(guān)系的一種熱分析技術(shù)。它可以通過體系與環(huán)境之間的溫度差來測量樣品與參比物的溫度差與相關(guān)物態(tài)變化的時(shí)間所形成的函數(shù)關(guān)系，以此來進(jìn)一步分析研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其他的性質(zhì)。這種熱分析技術(shù)的應(yīng)用范圍主要包括物質(zhì)的熔化、氧化還原以及裂解等變化。

1.3 差示掃描量熱法

差示掃描量熱法也是一種常用的熱分析技術(shù)，而這種熱分析技術(shù)主要是在溫度可控的前提下，測量物質(zhì)與參比物之間的能量差與產(chǎn)生變化時(shí)間之間的關(guān)系。而這種熱分析技術(shù)的應(yīng)用范圍與差熱分析法有著較大的相似性，但是它卻可以測量一些熱力學(xué)以及動(dòng)力學(xué)相關(guān)的參數(shù)。

1.4 動(dòng)態(tài)機(jī)械分析法

除了上述的一些熱分析技術(shù)以外，動(dòng)態(tài)機(jī)械分析法也是一種常見的熱分析技術(shù)。動(dòng)態(tài)機(jī)械分析法主要就是在確保溫度可控的前提下，通過加入一些振蕩力，以此來探索樣品的機(jī)械行為并測量其儲(chǔ)能模量、損耗模量以及損耗因子隨著時(shí)間、溫度以及受而產(chǎn)生的函數(shù)關(guān)系。它的應(yīng)用范圍主要是橡膠、金屬、無機(jī)材料與復(fù)合材料以及塑料等方面。

2 稀土磁性材料的種類

在稀土磁性材料中，具有重要發(fā)展和應(yīng)用前景的主要材料如下。

2.1 新型稀土永磁材料

稀土久磁材料，是指由鈰、鍺、釹、釤等稀土類元素和鐵、鈷等過渡元素構(gòu)成的金屬間化合物材料。這種新材料被廣泛用于制造汽車馬達(dá)、傳感器、磁軸承、磁共振圖像、電子表、磁懸浮器等。

2.2 新型稀土磁熱效應(yīng)材料

加強(qiáng)對(duì)稀土材料的結(jié)構(gòu)、相變、磁性及磁熱效應(yīng)的研究，探索新的磁性冷材料，加快磁制冷技術(shù)的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)磁制冷技術(shù)的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用。

2.3 新型稀土高頻磁性材料

利用平面各向異性的稀土磁性材料能夠突破傳統(tǒng)Snoek極限限制的特性，探索能夠用于微波通訊器件、磁吸波和抗電磁干擾的高性能GHz微波高磁導(dǎo)率材料，不僅能為實(shí)現(xiàn)稀土資源的綜合利用提供一條極具價(jià)值的有效途徑，而且對(duì)中國的信息通訊、國防安全、航空航天等領(lǐng)域具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

2.4 稀土多鐵性與磁電耦合材料

稀土元素對(duì)多鐵性材料的合成和磁電結(jié)合的調(diào)節(jié)起著重要的作用。許多已知的多鐵性材料中含有稀土元素，室溫下具有優(yōu)良磁氣電氣結(jié)合特性的材料還存在不足。積極探索新稀土多鐵性材料，增強(qiáng)物理研究磁氣結(jié)合效應(yīng)，是未來稀土磁性材料研究的重要方向。

3 熱分析技術(shù)在稀土功能材料中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于稀土磁性材料

簡單的來說，因?yàn)橄⊥猎厥氰|系元素，所以具有較為特殊的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。稀土磁性材料是由稀土金屬與過渡金屬等所構(gòu)成的合金，然后再通過一定的方法進(jìn)行燒制并用磁場充磁得出的一種具有磁性的材料。并且因?yàn)橄⊥猎氐莫?dú)特磁性特點(diǎn)，所以它可以制作成各種工業(yè)所需要的磁性材料。稀土磁性材料包括稀土磁光材料、磁制冷劑材料、磁伸縮材料、巨磁阻材料以及稀土永磁材料等。其中稀土永磁材料是目前我國稀土磁性材料研究開發(fā)的關(guān)鍵所在，并且稀土永磁材料的磁能積比傳統(tǒng)的磁體材料高四倍以上，因?yàn)槠湫阅芊浅?yōu)異，所以它常常被應(yīng)用于高新科技產(chǎn)業(yè)之中。居里點(diǎn)的測量作為磁性材料之中非常重要的內(nèi)容，通過相關(guān)的熱分析技術(shù)可以有效的測量其居里點(diǎn)。在進(jìn)行稀土磁性材料的測量過程中，只需要在熱分析儀的頂部放一個(gè)磁鐵，然后用熱分析儀的天平進(jìn)行稱重即可。

3.2 應(yīng)用于稀土儲(chǔ)氫合金

熱分析技術(shù)除了可以應(yīng)用于稀土磁性材料以外，還可以應(yīng)用于稀土儲(chǔ)氫合金之中。眾所周知，氫能源的開發(fā)與儲(chǔ)運(yùn)是非常困難的，因?yàn)闅湓厝菀着c空氣中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同樣稀土金屬也可以與氫元素發(fā)生反應(yīng)，并且往往用稀土金屬來進(jìn)行儲(chǔ)氫。而通過熱分析技術(shù)的應(yīng)用可以有效的提高儲(chǔ)氫合金的性能，并且提高其吸放氫的性能。除此之外，因?yàn)橐恍┖辖鸬男阅芘c其相關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各種成分的含量等都有著之間的聯(lián)系，而此時(shí)就可以通過熱分析技術(shù)來改變合金之中的成分含量，以此可以達(dá)到最佳的稀土儲(chǔ)氫合金性能。

4 結(jié)語

綜上所述，伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國的熱分析儀器也得到了較為顯著的發(fā)展，而越來越多的人們逐漸對(duì)于熱分析技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域之中的應(yīng)用進(jìn)行了高度關(guān)注。除此之外，隨著我國稀土功能材料的逐漸普及，通過把熱分析技術(shù)應(yīng)用于其中不僅可以對(duì)稀土的非晶材料進(jìn)行結(jié)晶度的準(zhǔn)確測量，更可以對(duì)稀土之中的各種反應(yīng)進(jìn)行有效的研究分析。因此，相信隨著對(duì)于熱分析技術(shù)以及熱分析儀器的不斷完善與發(fā)展，熱分析技術(shù)勢必在未來會(huì)發(fā)揮出更巨大的作用。

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作者簡介：賈濤（1990-），男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，本科，初級(jí)工程師，研究方向：稀土釹鐵硼磁性材料。