자성재료의 종류별 특징에 대해 조사하시오.

소개글

자성재료의 종류별 특징에 대해 조사하시오.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ.서론

1) 자성(磁性)이란?
2) 자성의 역사
3) 자성의 근원

Ⅱ.본론

1) 강자성체
2) 상자성체
3) 반자성체
4) 반강자성체
5) 페리자성체

Ⅲ.결론

1) 느낀 점
2) 참고문헌

본문내용

는데, 이 경우 외부 자기장이 전자의 궤도 성분의 에너지를 상승시키게 되고, 이 에너지 상승분이 양자역학적 현상을 야기하기 때문에 반자성 현상이 생기게 됩니다.
1778년에 S. J. 브루크만이 비스무트(Bi)와 안티몬(Sb)에서 처음 발견했고 마이클 패러데이가 반자성이라 명명했으며, 1845년부터 연구를 시작했습니다. 그후 다른 실험자에 의해 몇 개의 원소와 대부분의 화합물에서 이와 같은 \'음\'(－)의 자성(磁性)을 발견했는데, 실제적으로 모든 물체는 반자성의 성질을 갖습니다. 즉 렌츠의 법칙에 따라 외부에서 가하는 강한 자기장은 원자 주위를 회전하는 전자에 외부 자기장과 반대되는 방향으로 전자의 운동을 변경시켜, 결과적으로 전자의 속력을 빠르거나 느리게 합니다.
몇몇 물체의 반자성은 약한 자기인력(상자성)이나 강한 자기인력(강자성)에 의해 상쇄된다(→ 상자성, 강자성). 그러므로 반자성은 전자의 구조가 대칭적(이온 결정이나 비활성 기체에서와 같이)이고 영구 자기 모멘트를 갖지 않는 물체에서 발견됩니다. 반자성은 온도의 변화에 따른 영향을 받지 않으며, 반자성 물질에서 유도된 자기장의 상대적 크기인 자화율(磁化率)은 항상 음수이며, 약 －1/1,000,000 정도의 값을 가집니다.
반자성체는 외부 자기장 속에 놓였을 때 외부 자기장의 반대 방향으로 약하게 자화되는 물질로써 금이나 구리, 플라스틱, 유리, 물 등이 있습니다.
4) 반강자성체
원자의 자기모멘트가 이웃하는 것과 크기는 같으나 방향이 반대로 배열되어 전체적인 자기모멘트가 영이 되는 자성입니다. 반강자성 물질의 대자율은 매우 작으며 적철석, 티탄철석 등이 대표적입니다. 반강자성 물질은 닐 온도보다 높은 온도에서는 상자성과 비슷한 성질을 나타냅니다. 반강자성체에서는 작은 전자석같이행동하며 서로 인접해 있는 이온(산화망간에서는 Mn2+)들이 비교적 낮은 온도일 때, 물질 내에서 자발적으로 서로 반대방향(반평행)으로 정렬하기 때문에 전체적으로는 외부에 자성을 거의 나타내지 않습니다. 반강자성 물질은 몇몇 이온 결합 고체, 일부 금속, 합금 등을 포함하며 이 물질 내에서는 한 방향을 향하고 있는 자성 원자나 이온에 의한 자성이 반대방향으로 정렬된 원자나 이온군에 의해 상쇄됩니다. 이처럼 원자자석이 자발적으로 반평행으로 결합되어 있던 것은 가열되면 점차 파괴되어 닐 온도에서갑자기 사라지게 됩니다. 이런 닐온도는 반강자성 물질의 고유한 값입니다. 어떤 반강자성 물질은 상온, 심지어는 상온보다 수백 도가 넘는 닐온도를 갖기도 하지만 대개는 이보다 낮은 값이며, 예를 들어 산화망간의 경우에는 122K(－151℃)입니다.
반강자성체는 어떤 재료에 있어서는 이웃하는 자기 모멘트가 antiparallel한데 이때 moment의 크기가 같은 경우 서로 상쇄하여 net moment가 영이 되며 이러한 것을 antiferrom-agnetism이라고 합니다. 온도의존성을 살펴보면 Tc가 음의 값을 가지게 되고 Neel temperature TN에서 자화율이 최대값을 갖게 됩니다. TN이상에서는 Curie-Weiss law를 따르게 됩니다.
5) 페리자성체
원자의 자기모멘트가 이웃하는 원자의 자기모멘트와 서로 반대 방향으로 배열하지만 자기 모멘트의 크기가 달라서 그 차이만큼 자화되는 자성입니다. 물리학에서, 페리 자성 재료는 반강자성에서 처럼 다른 하부 격자에서 원자의 자기 모멘트가 반대로 되는 것입니다. 그러나 페리 자성에서는 반대 모멘트가 상쇄되지 않아 자발적인 자계가 남습니다. 이것은 하부 격자가 다른 물질 또는 이온으로 구성될 때 발생합니다. (예를 들면 Fe2+ 와 Fe3+).
페리자성 재료는 큐리 온도 아래에서 자발적인 자성을 지니고 이 온도 위에서 상자성을 보인다는 점에서 페로자성과 비슷합니다. 그러나 때로는 큐리 온도 이하에 두가지 하부격자는 같은 모멘트를 지니는 결과적으로 순 자기 모멘트가 0인 온도가 있습니다. 이 보상점 온도는 가넷과 희토-천이금속 합금에 쉽게 관측됩니다. 게다가 페리자성은 각운동량 보상점을 보일수 있습니다. 이 점에서 자기 하부격자의 각운동량은 보상됩니다. 이 보상점은 자기메모리 소자내의 고속 자계 반전을 달성하기 위한 임계점이며, 페리자성은 페라이트와 자성 가넷에 나타납니다. 최고 오래된 자성 물질은 마그네타이트(철 2,3가 산화물), Fe3O4),는 페리자성체입니다. 그것은원래 강자성체로 분류되어왔으나 루이스 닐의 발견으로 페리자성이 됐습니다.
페리자성체는 강한 자기장에 대해 자기화되지만, 그 자기화 정도는 강자성체보다 약합니다. 자기화된 상태에서는 영구 자기장을 유지하지만, 외부 자기장이 사라지면 일부 자기화를 잃습니다. 마그네타이트 (자석석)가 페리자성체에 속합니다.
Ⅲ.결론
1) 느낀 점
자성재료라는 과목은 발견역사부터 근원에 이어 자성재료의 특성을 시간차 순으로 이해하는 것이 중요하다고 느꼈습니다. 간단한 정전기부터 시작하여 전혀 다른 성질인줄 알았던 자기와 전기가 하나라는 것을 밝혔고 더 좋은 효율을 가진 강한 자석과 상온 초전도체를 만드는 것이 인류의 숙명이 아닌가합니다. 이러한 자성재료들은 MRI와 각종 전자기기, 발전기, 전동기 등 우리의 삶에 빼놓을 수 없는 공학기술이며 죽기 전에 자기부상열차를 타고싶은 소망이 있습니다. 기술의 발전은 결국 통합을 이룬다는 것이 저의 생각입니다. 마치 전기와 자기가 하나인 것을 발견하고 더 좋은 재료의 특성, 이론들이 유기적으로 통합되는 것이 매우 신기했습니다. 어쩌면 우주를 이루는 4대힘인 강력, 약력, 중력, 전자기력 또한 미래에는 하나의 이론으로 통일될 수 있지 않을까 생각됩니다.
2) 참고문헌
자성재료 강의안자료
자성재료- 김철영 황창연 공저
https://horizon.kias.re.kr/16594/
https://blog.naver.com/PostView.nhn?isHttpsRedirect=true&blogId=whoaussy&logNo=100070861055
사진참고 https://gooseskin.tistory.com/224
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%9E%90%EC%84%B1

키워드

자성재료,   강자성,   상자성,   자성,   자성체