鐵磁性材料的案例
利用MS的CASTEP模塊計算鐵磁性鐵聲子譜
這樣，對廣泛的材料種類 (包括磁性材料和金屬)，聲子計算只能通過采用有限位移算法來執行。
注意：本教程中的計算對CPU時間和內存需求方面的要求很高。
介紹：
在本教程中，將學習如何使用CASTEP來執行有限位移運算以獲得磁性金屬的聲子散射和態密度。
1. 優化Fe晶胞的結構
從輸入Fe的結構開始，它包含在Materials Studio提供的結構庫中。
從菜單欄選擇File | Import...，定位到Structures/metals/pure metals并選擇Fe.msi。
通過將晶胞轉化為原胞通常能減少計算時間。
從菜單欄選擇Select Build | Symmetry | Primitive Cell。
顯示Fe原胞。
現在使用CASTEP 優化Fe的幾何結構。
從工具欄選擇CASTEP工具，然后選擇Calculation，或者從菜單欄選擇Modules | CASTEP | Calculation。
顯示CASTEP Calculation對話框。
在Setup選項卡上，將Task從Energy改為Geometry Optimization，設置Quality為Medium，設置Functional為LDA。選中Spin polarized復選框，取消選擇Use formal spin as initial。設置Initial spin值為2。
LDA/CA-PZ局域交換關聯泛函被認為是可獲得的最準確的描述之一，將initial spin值設為2是因為我們正在模擬鐵磁性的Fe晶體。
幾何優化的默認值不包含晶胞的優化。
點擊More...按鈕，在CASTEP Geometry Optimization對話框上，選中Optimize cell，關閉對話框。
展開 地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實驗研究
Bozorth R M等[1]針對磁力耦合問題做了大量的實驗，其中包括鐵磁性材料在內壓荷載作用下對外界磁場產生影響的實驗，實驗結果表明外界磁場與構件材料應力變形之間的影響是一個可逆的過程。William F B[2]為了證實鐵磁性材料的磁化過程具備不可逆和磁滯特點，在之后對其進行不斷地探索研究。Craik D等[3]做了大量的磁機制效應實驗，實驗結果表明，應力對磁化的影響因素很多，不能片面地僅用磁疇轉動來說明，磁疇結構在應力作用下是一個分布不連續的變化。Jiles等[4]通過總結前人工作的經驗和結論，推導出了接近原理，該理論指出在管線鋼材料上施以循環應力，將使磁化強度沿著趨向于無磁滯磁化強度的方向發展，但同時此過程也產生不可逆性。在國內，最近幾年有關于鐵磁性材料磁效應的研究也越來越多。例如，呂晶等[5]利用鐵磁材料能量平衡理論,對應力作用下的材料弱磁效應進行了分析，計算了拉應力作用下體系的磁效應特征。徐鴻飛等[6]利用ANSYS有限元軟件研究了腐蝕管道在內壓及地磁場作用下空間磁信號的分布規律，分析了不同提離高度對于管道缺陷磁信號的影響，以及不同缺陷深度下的磁信號分布。楊曉惠等[7]構建了考慮力磁耦合效應和位錯釘扎效應的擴展磁荷模型，研究了多種管道異常狀況引起的弱磁檢測信號變化規律，同時利用工程檢測實驗驗證了該模型的有效性。何騰蛟等[8]建立了埋地鐵磁管道非接觸磁應力信號理論模型，通過自主研制的非接觸掃描磁力計識別出磁異常管段。玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對X80鋼管道樣板進行靜態磁化和動態退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線。鄭福印等[10]對鐵磁性材料力磁耦合關系進行數學建模，推導出應力與材料磁導率的函數關系，對管壁切向應力信號與管壁表面切向磁場分別進行了測量。
展開 2026寧波國際電機與磁性材料產業應用展覽會|開幕倒計時7天！
2026寧波國際電機與磁性材料產業應用展覽會|開幕倒計時7天！
2026寧波國際電機與磁性材料產業應用展覽會|開幕倒計時7天！
202
由浙江省電機行業協會指導、寧波市磁性材料商會主辦、浙江省電氣行業協會協辦的“2026寧波國際電機與磁性材料產業應用展覽會”將于2026年4月16日至18日在寧波國際會議展覽中心1號館(寧波市鄞州區會展路181號)舉辦，同期舉辦“2026寧波國際金屬冶金暨線纜線束技術博覽會”。
本次博覽會將集中展示金屬制造/加工、金屬材料/新材料、粉末冶金、連接器、線纜線束及加工設備、電機、磁性材料、工業部件/基礎件、軸承、壓鑄與鑄造及相關技術產品和設備。寧波市磁性材料商會誠邀各位蒞臨參觀。
寧波市磁性材料商會誠邀各位蒞臨參觀。
展開 在電磁波仿真中定義材料屬性的 3 種方法
Debye 彌散模型是 Peter Debye 基于極化弛豫時間開發的材料模型。模型主要用于極性液體。它預測了復相對介電常數隨頻率的變化：
其中
是對相對介電常數的高頻貢獻、
是對相對介電常數的貢獻、
是弛豫時間。由于模型計算了復值介電常數，電導率假定為零。這是另一種模擬依賴于頻率的電導率的方法。
波動光學模塊中的 Sellmeier 彌散模型主要用于光學材料。它假定電導率為零、單位相對磁導率，并基于工作波長
而非頻率定義了相對介電常數：
其中系數
和
確定了相對介電常數。
您可以根據技術文獻給出的材料屬性在這七個模型中進行選擇。請記住，從數學角度來看，它們在控制方程中的輸入方式相同。
相對磁導率
相對磁導率量化了材料對磁場的響應。我們將所有
的材料稱為磁性材料。鐵是地球上最常見的磁性材料，但我們很少在 RF 或光學應用中使用高純鐵，更常使用的是鐵磁性材料。這類材料會表現出強烈的各向異性磁屬性，可以通過施加 DC 磁場控制。與鐵不同，鐵磁性材料的電導率較低，因此高頻電磁場能夠透入材料并與材料主體發生相互作用。參數化環形器結構教程演示了如何模擬鐵磁性材料。
可以通過兩個選項指定相對磁導率：相對磁導率模型（RF 模塊的缺省選項）和磁損耗模型。相對磁導率模型支持您輸入一個實值或復值標量或張量。電導率部分提到的多孔介質模型同樣適用于相對磁導率。與上文提到的介電損耗模型類似，磁損耗模型中相對磁導率的實部和虛部可以作為實值數輸入，虛數磁導率將在材料中造成磁損耗。
模擬與網格剖分注意事項
在所有電磁模擬中，我們都不應忽視集膚深度這個重要的概念，即材料中的電場減小到表層電場值的
的距離。
展開 
從物理角度看，電感飽和究竟是怎么回事？
在物理上，彈簧這個例子或許更加恰當，就像下面這段我在網上找到的教科書般的答案：
電子在原子外層繞著數層軌道旋轉，每一層電子旋轉都會依愣次定律產生一微弱的磁場，每一層的磁力不同、方向也不同，但合力為零，沒有磁性。當一線圈通電流，同樣的依愣次定律產生一磁場，磁力線穿過磁性材料(鐵心)，磁性材料內原子的電子旋轉軌道開始轉向，以抵消線圈產生的磁力線，線圈電流越大，越多磁性材料電子的旋轉方向改變，所有磁性材料電子旋轉方向都相同時，就是磁飽和。
電感飽和的原理與理論分析
當我們在所有電子上都疊加一個共同的旋轉方向，就像整齊劃一的軍隊方陣，它的磁力就達到了，不能再增加磁力就被成為飽和。
這種說明足夠形象，可以定性解釋飽和的概念，但是定性并不能讓我滿足，物理的魅力遠遠不止在定性分析。
電感飽和的物理意義
當我們談論電感飽和的時候，實際上是在談論鐵心飽和——空心的電感永遠不會飽和。這時候很直觀的問題就是：為什么不使用空心電感呢？
這就必須從電感量的計算公式說起：
式中，感量是L，磁導率是μ，繞組等效匝數是N，磁路的等效截面積為S，電感線圈等效磁路長度為l。
顯而易見，要提高感值可以增大分子μ、N、S，減小分母l。
展開 管道漏磁內檢測仿真APP助力管道缺陷診斷
漏磁內檢測原理：檢測器在管道內部移動時，鐵磁性材料（管壁）在檢測器磁路系統造成的強磁作用下會被磁化接近于飽和，而鐵磁性材料的磁導率因材料缺失影響顯著。當磁性材料沒有任何缺陷時，所有磁通全部通過管體，不會產生磁場泄露；但如果材料中存在缺陷，如裂縫或針孔等，則會導致局部磁導率發生變化，進而導致磁場線的扭曲和磁通的泄露。這些泄露的磁通可以在材料表面或近表面使用適當的探測器檢測到，并經過上位機處理后得到相應缺陷信息。
漏磁檢測原理圖
針對各種管道檢測數據分析，目前面臨缺陷樣本庫尚未建立、缺陷診斷與評估困難等問題。為精準給出缺陷尺寸、位置和種類，亟需開展多種管道缺陷的漏磁內檢測有限元仿真模擬，建立仿真缺陷樣本庫，為缺陷診斷與評估提供依據。
二、管道漏磁內檢測仿真APP解決方案
本案例以管道裂紋缺陷為例，采用多物理場仿真PaaS平臺伏圖對管道漏磁內檢查過程進行仿真分析，并將仿真模型和流程封裝成仿真APP。本案例對漏磁單元的管壁尺寸、管材磁導率、管徑尺寸、永磁體材料系數、探頭位置（提離值）、軛鐵材料、缺陷位置尺寸進行參數化建模。用戶可以通過變化獲取不同壁厚、不同缺陷位置、尺寸下的漏磁信號，為評估管道缺陷診斷提供理論參考。歡迎在線體驗：管道漏磁內檢測仿真 – Simapps Store – 工業仿真APP商店
1、仿真模型構建
漏磁內檢測結構單元由基體、磁鐵、磁鐵蓋板、鋼刷、探測器組成，下圖為漏磁內檢測單元的簡化模型。
漏磁內檢測單元模型
漏磁內檢測全模型
2、仿真參數定義
管道厚度、長度、空氣域半徑、探測器尺寸、缺陷尺寸、缺陷位置均可參數化設置，詳細幾何參數見表。
展開 邊緣重建穩定1T’-MoS2納米帶的鐵磁性及其在納米帶寬度上的周期性振蕩
【成果簡介】
近日，中國西安交通大學的鄧俊楷、楊森和澳大利亞的墨爾本大學的劉哲（共同通訊）作者等人，通過第一性原理計算研究，預測了1T’-MoS2納米帶的帶寬度的晶格單元奇偶數變化而引起的納米帶邊緣鐵磁性的振蕩效應。該效應是TMDs類二維材料中首次發現的新型效應，只與納米帶的寬度有關。研究人員將此效應命名為納米帶磁性的“magic number”，并基于此效應設計了一種調控納米帶寬度而形成的邊緣鐵磁性交替穩定存在的新型自旋電子學器件原型。由于邊緣鐵磁性穩定存在的最小單位可以為原子尺度的晶格，因此這一器件原型有望用于開發和設計超高密度的磁存儲材料（器件），為TMDs二維材料的功能應用提供了新的思路。相關成果以“Ferromagnetism of 1T’-MoS2 Nanoribbons stabilized by edge reconstruction and its periodic variation on nanoribbons width”為題發表在Journal of the American Chemical Society上。西安交通大學為本論文的第一作者和第一通訊單位，論文第一作者陳凱運是材料學院鄧俊楷副教授和理學院楊森教授合作培養的博士生。
【圖文導讀】
圖1 兩種類型的之字形1T'-MoS2納米帶
（a）原始1T'-MoS2單層晶體的頂視圖和正視圖；
（b）S邊緣處的兩種不同結構類型的1T'之字形納米帶。
展開 納米四氧化三鐵磁性材料的應用
二，納米四氧化三鐵（VK-EF01,VK-EF02）的應用
當粒子的尺寸降至納米量級時, 由于納米粒子的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等的影響, 使其具有不同于常規體相材料的特殊的磁性質。這也使其在工業、生物醫藥等領域有著特殊的應用。
1.生物醫藥
磁性高分子微球(也稱免疫磁性微球) 是一種由磁性納米顆粒和高分子骨架材料制備而成的生物醫用材料, 其中的高分子材料包括聚苯乙烯、硅烷、聚乙烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明膠、白蛋白、乙基纖維素等, 骨架材料主要是具有磁性的無機材料。而四氧化三鐵因具有物料性質穩定、與生物相容性較好、強度較高, 且無毒副作用等特點, 而被廣泛地應用于生物醫藥的多個領域, 如磁共振成像、磁分離、靶向藥物載體、腫瘤熱療技術、細胞標記和分離 以及作為增強顯影劑、造影劑的研究、視網膜脫離的修復手術等。
2.磁性液體(VK-EF01W,VK-EF02W液體)
磁性液體是一種新型功能材料, 它是將眾多的納米級的鐵磁性或亞鐵磁性微粒高度彌散于液態載液中而構成的一種高穩定的膠體溶液, 微粒與載液通過表面活性劑混成的這種磁性液體即使在重力場、電場、磁場作用下也能長期穩定地存在, 不產生沉淀與分離。目前, 磁性流體已經廣泛應用于選礦技術、精密研磨、磁性液體阻尼裝置、磁性液體密封、磁性液體軸承、磁性液體印刷、磁性液體潤滑、磁性液體燃料、磁性液體染料、磁性液體速度傳感器和加速度傳感器、磁性液體變頻器、磁性液體陀螺儀、水下低頻聲波發生器、用于移位寄存器顯示等。
3.催化劑載體
四氧化三鐵（VK-EF01,VK-EF02）顆粒在很多工業反應中被用作催化劑, 如制取NH3 (Haber 制氨法) 、高溫水氣轉移反應和天然氣的去硫反應等。
展開 磁性材料的居里溫度與工作溫度
居里溫度
（Curie temperature，Tc）又作居里點（Curie point）或磁性轉變點。是指磁性材料中自發磁化強度降到零時的溫度，是鐵磁性或亞鐵磁性物質轉變成順磁性物質的臨界點。低于居里點溫度時該物質成為鐵磁體，此時和材料有關的磁場很難改變。當溫度高于居里點時，該物質成為順磁體，磁體的磁場很容易隨周圍磁場的改變而改變。
更通俗講，鐵磁物質的磁化強度隨溫度升高而下降，達到某一溫度時，自發磁化消失，轉變為順磁性，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。
居里溫度是由居里夫人的丈夫皮埃爾?居里發現的。
居里溫度代表著磁性材料的理論工作溫度極限，居里溫度的大小由物質的化學成分和晶體結構決定，例如鐵的居里溫度約770℃，鈷的居里溫度約1131℃。
工作溫度與居里溫度的關系：居里溫度越高，材料的工作溫度也相對越高，并且溫度穩定性更好。
磁體的最高使用溫度取決于其本身的磁性能和工作點的選取。對同一磁鐵而言，工作磁路越閉合，磁體的最高使用溫度就越高，磁鐵的性能就越穩定。所以磁鐵的最高使用溫度并不是一個確定的值，而是隨著磁路的閉合程度而變化。
以上是對居里溫度概念的介紹，生活中利用居里溫度原理的地方也不少，其中家用電飯煲就是利用居里溫度實現自動跳檔的。
展開 在 COMSOL 中模擬非線性磁性材料
結束語
在這篇文章中，我們討論了可用于模擬非線性磁性材料的各種材料模型。我們還詳細介紹了有效非線性磁曲線計算器仿真App，并解釋了如何利用這個 App 生成循環平均有效 H-B/B-H 曲線，用于磁性設備的頻域仿真。最后，我們使用三種不同類型的材料模型（B-H/H-B 曲線、有效 H-B/B-H 曲線和線性材料）演示了一個示例，并對結果進行了比較。
本文來自： COMSOL 博客
寧波市磁性材料商會上半年活動動態
寧波市磁性材料商會成立于2013年，現有會員單位200余家，覆蓋稀土原料到終端應用的全產業鏈。會長單位實行輪值制，由寧波科寧達工業有限公司、寧波復能稀土新材料股份有限公司輪流當值。
商會自成立以來，在上級主管部門和監管部門的指導下，積極引導企業聚焦行業發展、開創科技創新、開拓奮進的產業集群效應，圍繞“服務企業、服務行業、服務政府、服務社會”的四服宗旨，充分發揮商會的參謀助手、橋梁紐帶、組織協調作等作用，不斷開創工作的新局面。
內旋轉超聲技術在換熱器管束檢測中的應用
渦流檢測技術一般采用內穿過式差分探頭或/和絕對式探頭進行檢測，渦流檢測是利用比較法，需要制作一根與被檢管子相同(同規格、同材料、同批號等)的樣管，將檢測信號與樣管的人工缺陷進行比較才能得出實際缺陷的大致情況，而且很難判斷缺陷的種類和形狀。該技術由于受管子的電導率、磁導率及管子狀況等因素的影響，很難準確的獲得整個管束腐蝕缺陷的信號，故渦流檢測技術在指導換熱器管束是否應當堵管上并不理想。
磁致伸縮低頻導波技術應用在換熱器管束腐蝕檢測中是最近幾年發展起來的，主要用于檢測管束金屬腐蝕損失的一種無損檢測方法。其原理是以鐵磁性材料的磁致伸縮效應及其逆效應為基礎的檢測技術，利用低頻超聲導波沿著換熱器管束的截面內進行傳播遇到的結構特征信號或腐蝕信號反射回探頭進行經過處理后顯示出來，簡單分析后即可快速地評估管束的腐蝕情況。與內旋轉超聲檢測技術相比，雖然具有檢測過程簡單，方便快捷，不需要耦合劑等優點；但是其只能檢測鐵磁性材料，只能給出金屬腐蝕損失占管束截面的損失率，不能準確地判斷腐蝕的形狀和大小，因而在換熱器管束腐蝕檢測應用上受到限制。
內旋轉超聲檢測技術是目前換熱器管束腐蝕檢測中應用最廣、最為有效的一種檢測技術。在重點介紹內旋轉超聲檢測技術的原理及檢測過程的基礎上，分析了影響該檢測技術在換熱器管束腐蝕檢測應用中的主要原因，并提出了相應的改進建議。
展開 磁性納米材料在生物醫學領域展現好前景
近年來隨著一系列新技術、新材料的發展，特別是發達國家在準靜態中型和微型磁體制造技術，以及準靜態微型磁探測傳感器技術上的突破，國際上再次掀起了一場準靜態磁場研究熱潮。
會議執行主席、中國人民解放軍總醫院梁萍教授在《準靜態磁場研究與醫學科技前沿問題》的報告中指出，磁性納米材料由于獨特而優異的物理化學性質，在生物醫藥領域有著多種用途。利用其磁響應特性，磁性納米材料可用于藥物載體、磁性分離和細胞的分選，目前發展較快的包括靶向熱療、靶向藥物載體和磁共振造影劑等。
如何有選擇地殺死腫瘤細胞，而對正常機體組織不造成損傷是科學家們多年來一直追求的目標。靶向熱療是一種利用物理能量在人體組織中所產生的熱效應，并根據腫瘤細胞和正常細胞對熱的敏感性不同而殺死腫瘤細胞的一種方法。將磁性納米材料注射到腫瘤組織，在體外交變磁場的作用下，產生熱量并均勻釋放給腫瘤組織。由于腫瘤組織中血液供給不足，使得腫瘤細胞中熱量擴散較慢，導致局部溫度升高從而實現殺死腫瘤細胞的目的。
利用磁性納米材料顆粒制造靶向輸送的醫療藥物，是目前醫藥學研究的熱點。納米級的容器鋼磁性顆粒的粒徑比毛細血管通路還要小1～2個數量級，用其作為定向載體，通過磁性導向系統控制，可將藥物靶向輸送到病變部位釋放，有利于提高療效，達到定向治療的目的，并有助降低藥物對正常細胞的傷害。動物實驗證實，載藥磁性納米顆粒具有高效、低毒、高滯留性的特點。
磁共振成像技術是一項正在被廣泛應用的醫學診斷技術，造影劑可以增強對比信號差異，提高成像對比度和清晰度，從而清楚地顯示體內器官或組織的功能狀態，有效檢測出正常組織與病變組織的成像差異。但目前常用的部分造影劑存在體內分布沒有特異性，在必要的時間不能維持一定的濃度等問題。研究人員開發的一種超順磁性氧化鐵新型造影劑，具有靶向性好，血循環半衰期長，體內組織特異性高等特點。
展開 2D鐵電材料的層依賴鐵電極化
二維范德華鐵電材料是否具有層依賴的鐵電極化特性也備受關注。因此，探索層依賴的本征鐵電極化和極化反轉以及研究極化關聯的輸運對理解二維鐵電極化的物理機制和引導構建鐵電基器件極為重要。
在此，來自山西師范大學的薛武紅副教授和許小紅教授，報道了2H α-In2Se3具有層依賴的鐵電極化現象。與
2H α-In2Se3偶數層相比，奇數層具有較大的面內電極化且能夠實現極化反轉；由于面內和面外極化的關聯性，當面內極化被電場反轉后，面外極化也出現類似的層依賴特性。該結果豐富了二維材料家族的層依賴物理特性，為有效構建極化關聯的納米器件（如：存內運算和復雜的神經形態運算等）提供了有意義的指導。
展開 飽和磁性材料的DC-DC轉換器的3D EM和電路協同仿真CST
部分飽和磁性材料的建模
在升壓轉換器的實際應用中，當功率電感器受到高直流輸入電流時，磁性材料會達到飽和狀態，從而導致其相對磁導率發生變化。
磁性材料在仿真中的飽和效應用初始磁化強度 B-H 曲線的非線性行為來描述。B-H 曲線信息可以從組件供應商處獲得，也可以使用分析公式進行描述。在本博客中，我們將材料定義與分析公式結合使用，該公式可在 CST Studio Suite 的 VBA 宏 –> 材料 –>創建分析軟磁 B （H） 下訪問。此宏的界面如圖 7 所示。
此宏僅在低頻 CST Studio Suite 項目中可見。因此，如果您當前的 CST Studio Suite 項目是高頻 （HF） 類型，請確保切換到低頻項目類型。
初始磁導率、飽和磁化強度和調整參數值是主要的材料輸入定義，它們會自動創建為參數并列在參數列表窗口中。調整參數值控制飽和區域中 B-H 曲線的斜率，默認情況下，該值為 2。如果使用 B-H 曲線的已知點，則會根據該點自動計算調整參數值。
圖 7.分析軟磁 B （H） 定義
對于這個特定示例，初始磁導率為 125。由于沒有進一步的材料信息可用，因此調諧參數和飽和磁化強度最初使用其默認值定義。這兩個參數根據供應商數據表中的 DC 飽和電流信息進行調整，從而使初始電感值降低 20%。電感值使用靜磁 （MS） 求解器進行評估。MS 求解器計算電感值，視在電感矩陣和增量電感矩陣。由于磁性材料的非線性，電感值是從增量電感矩陣中獲得的。
在圖 8 中，我們說明了電感體磁導率的三種不同空間分布。首先，在低直流電流幅度下，在沒有飽和的情況下，我們可以清楚地看到初始磁導率均勻分布在電感體上。隨著直流電流的增加，在本例中約為2.8 A，磁性材料部分飽和，我們可以觀察到磁導率降低，主要是在線圈的中心。
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