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第15章 高分子材料(5)

4.除了上述的特征,有机高分子磁性材料的其他物理特性有密度低、磁粉(为纳米级微粉)密度为0.33g/cm3,磁片或磁环密度为1.05~2.05g/cm3;适应温度宽,为1.5K~450K;温度变化率低,Δμ/μi在-55℃~15℃间为-0.4%,在55℃~125℃间为1.4%;耐热冲击好,在-45℃、20℃及125℃间循环升降温及从-45℃~100℃剧烈温度冲击下磁棒无异常;抗辐射;抗老化等。

5.对高分子有机磁性材料的分子结构和产生磁性的机理目前的研究还尚未弄清楚。随着材料温度的升高,磁性能变化很小,直到220℃该种高分子有机材料分解时,磁性能才消失,研究者暂时将此温度称作此种材料的居里温度。有关专家估计,二茂金属高分子有机磁性材料的磁性,可能是源于磁性金属离子的有序排列,由于高分子有机材料的结构非常稳定,所以磁性能随温度的变化很小,直到高分子有机材料分解破坏时,磁性才立即消失,几乎无渐变过程。

磁性材料的发展仅仅只有20年,国际上对有机磁性材料的研究始于1986年。1988年美国杜邦公司的Miller研制出名为“十二甲基二茂铁TCNE电荷转移化合物”的有机磁性材料。之后,日本、前苏联等国家也相继研制出有机磁性材料。但都由于磁性太弱,而且有在常温下磁性能不稳定的缺陷而没有实用价值。

在我国虽然在有机高分子磁性材料的研究和用用方面取得了一定的进展,并在社会生活中得到了一定的应用。但是在应用开发前景和发展方面还要解决如下的问题:1998年4月13日,四川省电子学会和四川省投资公司在成都联合组织召开了高分子磁性材料应用开发合作研讨会。省电子厅、省电子学会、省投资公司和13个研究所、院校、工厂的20多名相关专业的专家参加了会议。在会上介绍的对有机磁性材料及研制出的元器件的性能的测量、试验、分析及展示出的磁片、磁环、磁板、磁棒等元件和射频振荡器、混频器、滤波器、功率分配器和合成器、放大器等器件的样品情况来看,林教授主持研究的高分子有机磁性材料已初步进入实用阶段,居国际领先水平。

专家们认为,由于高分子有机磁性材料具有密度低、适用温度范围宽、温度变化率低、在高频和微波频率下磁损耗低,磁性能、介电性能和化学性能十分稳定,不需烧结、可加工性好、抗振动性和抗冲击性好等明显优于其他软磁材料的优良特性,因而在军工和民用方面都应该具有十分广泛的应用。但是,高分子有机磁性材料具体应用于哪些方面,还需相当时间的开发、研究,才能确定。预计在如下方面可能有较好的开发应用前景。

(1)在200~3500MHz范围内做各类通讯天线。例如,用于移动通讯的手机中做天线,长4cm左右,可装入机壳内,成为无天线移动通讯手机,方便携带使用;此外手机收发的高频电磁波对人体有辐射作用,用有机磁性材料做天线可使辐射下降80%左右,对人体健康大为有益,非常的受欢迎。将高分子有机磁性材料天线放于无绳电话的子机中,可以取代原长几十厘米的金属天线。此外还可开发研制军用战术天线以及小型化和重量轻的电视天线和可移动式电视机接收天线等。

(2)可在200~3500MHz范围内做各种电感器。实际上在200MHz以下仍然有大量电感器件的需求,如在共用天线等方面都要求材料提高μ值以增大电感量。

(3)高分子有机磁性材料也是一种性能良好的电介质材料。在开关电源中必须使用大的电解电容,如用高分子有机磁性材料做介质膜,可使膜厚度增大,使电容大大增高,降低开关电源的成本。

(4)有机高分子磁性材料能在一定的射频频率范围制作军工和民用的振荡器、混频器、变频器、功率分配器、功率合成器、功率放大器、滤波器等微波器件。这就有必要扩展材料应用频率范围和降低材料损耗。在上述应用中需使材料系列化,提高一致性、重复性,并大大提高性能价格比。

(5)高分子有机磁性材料具有稳定性好、加工性好、介电常数高等优良的特点,在微波频率范围内做微带基片,不仅可大大缩小器件、部件、整机的体积,减轻重量,而且由于耐振性好,可以解决用陶瓷基片振动后常出现裂纹的问题,因而特别适合于航天、航空中应用。但应解决好两方面的问题:一是损耗应小于1×10-3;二是材料的分解温度应由目前的220℃提高到基片的成型温度和锡焊温度260℃以上。

(6)有机高分子磁性材料可以做成抗电磁干扰器件和电子战中的吸波隐身材料。由于国家将用法规强制推行抗电磁干扰器件以减少电磁污染;军队对航天、航空、舰船等电子整机较多的武器装备系统都提出了电磁兼容的严格要求,以减小相互干扰,提高灵敏度,因而应用十分广泛。此外,涂敷于飞机和舰船表面,使敌方侦察雷达无法发现的吸波隐身材料用量也很大。但这些用途都需要材料有高的损耗,应从这方面研究有机磁性材料的磁损耗特性和电损耗特性。

(7)高分子有机磁性材料有着许多还没有开发出来的优点,所以还在社会的其他领域得到广泛的应用。例如用于高级密封的液体磁性材料,用于水下探测的磁致伸缩材料,用于制作脉冲变压器以及电视机、光纤通讯中的某些更新换代产品等。

有机高分子磁性材料虽然由于其优良的性能得到了广泛的应用,但是在应用的过程中还得考虑以下几个方面的问题:一是从安全性考虑,解决有机磁性材料目前存在的易燃问题,使之成为阻燃材料;二是在有机磁性材料中增添一些东西,使之变为新复合磁性材料,拓宽应用开发面;三是从小批量试制到中批量生产需解决工艺的稳定问题;四是纳米级微粉有许多优良特性,但某些应用中需要更粗一些的,如微米级的粉末,因此还应解决微米级高分子有机磁性材料粉末的制备问题。

高分子有机磁性材料的问世,已经引起了磁性材料领域的重大变革,同时给材料家族提出了新的待解决的问题。随着科技的不断发展和进步和研究不断的系统和深入,将有大批用高分子有机磁性材料制成的元器件或器材投放市场,满足国防和国民经济建设的需要,使我国的这一高新技术成果转化为显著的经济效益,并保持国际领先水平。

热致变色示温材料

现在工业和科学技术的发展,人类的生活节奏在不断的加快,工业的也在迅猛的发展,这些要求测温技术不紧要简单、快速,而且要方便准确;于是新型的示温材料就这样的产生了,它们可以用在难以处理的危险地区或暂时不能接近的地方。经过多年的研究这种示温材料得到了很好的发展,开发了许多用于示温的在温度变化时颜色产生明显改变的热色性材料。目前,科学家们已在无机物、有机物、聚合物以及液晶等各类化合物中发现大量具有热致变色特性的物质,它们的颜色变化人们通过肉眼即可观察到,热色性材料主要用于合成新型的可变色颜料或示温涂料。

一、示温涂料

根据变化的原因不同,示温涂料可分为相变涂料和色变涂料。

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