Температура Кюри
-
Температура Кюри и магнетизм
- Температура Кюри (TC) — это температура, при которой материалы теряют свои постоянные магнитные свойства.
- Названа в честь Пьера Кюри, который показал, что при TC теряется магнетизм.
- Магнитный момент определяется угловым моментом и спином электронов.
-
Структура магнитных моментов
- Материалы имеют различную структуру магнитных моментов, зависящую от температуры.
- При TC направление магнитных моментов меняется.
- Постоянный магнетизм обусловлен выравниванием магнитных моментов, индуцированный магнетизм возникает при выравнивании в приложенном магнитном поле.
-
История и магнитные моменты
- Нагревание разрушает магнетизм, что было описано в книге «О магнете» (1600).
- Магнитные моменты на атомном уровне зависят от электронного и ядерного магнитных моментов.
- При высоких температурах электроны обладают большей тепловой энергией, что нарушает порядок и приводит к точке Кюри.
-
Ферромагнитные, парамагнитные, ферримагнитные и антиферромагнитные материалы
- Ферромагнитные материалы имеют упорядоченные магнитные моменты при температурах ниже TC.
- Парамагнитные материалы имеют неупорядоченные магнитные моменты при температурах выше TC.
- Ферримагнитные материалы имеют разные магнитные моменты, направленные противоположно при температурах ниже TC.
- Антиферромагнитные материалы имеют равные магнитные моменты, направленные в противоположные стороны при температурах ниже TN.
-
Закон Кюри–Вайсса
- Закон Кюри–Вайсса — это адаптированная версия закона Кюри.
- Закон хорошо работает при температурах выше TC, но не описывает магнитную восприимчивость вблизи точки Кюри.
- Закон Кюри для парамагнитного материала: χ = M/H = Mμ0/B = C/T, где C — постоянная Кюри.
-
Закон Кюри–Вайса
- Закон Кюри–Вайса связывает магнитную восприимчивость с температурой.
- Магнитная восприимчивость уменьшается при приближении к температуре Кюри.
-
Приближение к температуре Кюри сверху
- Магнитная восприимчивость стремится к бесконечности при приближении к температуре Кюри.
- Критический показатель степени γ = 1 для модели среднего поля.
-
Приближение к температуре Кюри снизу
- Спонтанный магнетизм уменьшается при приближении к температуре Кюри.
- Критический показатель степени β = 1/2 для модели среднего поля.
-
Спонтанный магнетизм при 0 К
- Спонтанный магнетизм достигает максимума при 0 К.
- Магнитные моменты полностью выравниваются, что приводит к упорядочению материала.
-
Модель Изинга
- Модель Изинга анализирует критические точки фазовых переходов.
- Спины электронов взаимодействуют, что влияет на температуру Кюри.
-
Области Вейсса и поверхностные температуры Кюри
- Домены Вейсса могут уравновешивать друг друга, что влияет на температуру Кюри.
- Поверхностная температура Кюри может быть выше объемной.
-
Угловой момент и орбитальный момент
- Угловой момент электрона влияет на магнитные моменты.
- Тербий обладает высокой анизотропией поверхности.
-
Изменение температуры Кюри композитных материалов
- Композитные материалы могут изменять температуру Кюри.
- Выравнивание магнитных моментов влияет на температуру Кюри.
-
Плотность нанокомпозитных материалов
- Плотность нанокомпозитов влияет на температуру Кюри.
- Более высокая плотность при низких температурах Кюри снижает температуру Кюри.
-
Размер частиц и температура Кюри
- Размер частиц влияет на температуру Кюри.
- Флуктуации электронных спинов снижают температуру Кюри.
- Структура кристаллической решетки также влияет на температуру Кюри.
-
Влияние температуры на координационное число
- Температура Кюри зависит от координационного числа на поверхности материала.
- В системах меньшего размера координационное число поверхности более значимо.
-
Влияние давления на температуру Кюри
- Давление изменяет температуру Кюри, уменьшая объем системы.
- Давление увеличивает кинетическую энергию частиц, нарушая порядок магнитных моментов.
- Давление также влияет на плотность состояний, уменьшая количество доступных электронов.
- Обменное взаимодействие способствует выравниванию магнитных моментов, что повышает температуру Кюри.
-
Влияние орбитального порядка на температуру Кюри
- Орбитальное упорядочение изменяет температуру Кюри.
- Орбитальное упорядочение можно контролировать с помощью напряжений.
- Электроны, собранные в одной плоскости, увеличивают силу магнитных моментов.
-
Температура Кюри в сегнетоэлектрических материалах
- Температура Кюри сегнетоэлектриков определяет фазовый переход в параэлектрическое состояние.
- В случае перехода второго рода температура Кюри-Вейсса равна температуре Кюри.
- В случае перехода первого рода температура Кюри может быть выше T0.
-
Сегнетоэлектрик и диэлектрик
- Сегнетоэлектрические материалы становятся таковыми при температуре T0.
- Поляризация сегнетоэлектриков подвержена гистерезису и зависит от температуры.
- При приложении электрического поля диполи выравниваются, создавая поляризацию.
-
Относительная диэлектрическая проницаемость
- Модифицированная версия закона Кюри-Вайса применима к диэлектрической проницаемости.
-
Приложения
- Термоиндуцированный ферромагнитно-парамагнитный переход используется в магнитооптических носителях информации.
- Электромагниты с точкой Кюри применяются в системах пассивной безопасности реакторов.
- Другие области применения включают регулирование температуры в паяльниках и стабилизацию магнитного поля тахометрических генераторов.