隨著第三代高靈敏度傳感器技術(shù)的發(fā)展，金屬玻璃絲材料在其中發(fā)揮著重要的作用。衛(wèi)星的地磁自主導航定位，導彈的三維地磁匹配制導系統(tǒng)，可攻頂反坦克導彈復合引信等現(xiàn)代武器裝備，都需要具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、溫度特性好、功耗低、可微小型化等優(yōu)點的磁傳感探測技術(shù)。因此，開展應(yīng)用金屬玻璃絲材料的新型磁探測體制研究，不僅對提高上述武器系統(tǒng)的抗干擾能力及作用可靠性，而且對導航、制導及引信領(lǐng)域擺脫對GPS、伽利略等系統(tǒng)的依賴均具有重要戰(zhàn)略意義。
近日，北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授研究組與化學與分子工程學院高松院士研究組合作，在此領(lǐng)域開展的新型金屬玻璃絲磁性材料及相關(guān)機理研究，取得了重要的研究成果。通過實驗發(fā)現(xiàn)，鐵基非晶合金絲存在磁各向異性現(xiàn)象，其沿著絲的軸向方向為易磁化方向，而沿著徑向方向磁化較難。研究人員通過原子力顯微鏡觀察和變溫磁化曲線分析，建立了鐵基非晶合金絲相應(yīng)的磁疇結(jié)構(gòu)分布的核殼模型。即絲的表面存在著反鐵磁有序結(jié)構(gòu)，芯部磁疇結(jié)構(gòu)則是沿著絲的軸向方向，這種核殼磁疇分布結(jié)構(gòu)導致了鐵基非晶合金絲的磁性各向異性。研究發(fā)現(xiàn)，這種核殼模型的產(chǎn)生與非晶合金絲的制備工藝有關(guān)系。該模型的提出為鐵基非晶合金絲在微型傳感器上的工程應(yīng)用提供了理論指導和科學基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在最近的化學與材料的頂級雜志Chem. Comm. （DOI: 10.1039/c5cc05546f ，Nature Index雜志之一）上。
圖1 在外加磁場最大為5 T下的分別沿著軸向和徑向測試的磁滯回線，(a)溫度為2 K，(b)溫度為300 K，以及M(T)曲線，分別沿著金屬玻璃絲徑向(c)和軸向(d)
測試
北大新材料學院博士后廖衛(wèi)兵是該論文的第一作者，該工作的參與還包括化學與分子工程學院的孟銀杉同學。該工作的順利開展得到了廣東省引進科技創(chuàng)新團隊項目和深圳市科技創(chuàng)新基礎(chǔ)項目的支持。
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Weibing Liao, Yinshan Meng, Ming Xu, Jiaxin Zheng, Song Gao* and Feng Pan*，Magnetic anisotropy of iron-based metallic glassy fibers, Chem. Commun. (2015), DOI: 10.1039/c5cc05546f
