磁性質與光學性質

硬磁材料/永久磁鐵(hard magnetic material)

硬磁材料是指一旦被磁化,就頑固地保持磁化的材料——這就是我們俗稱的永久磁鐵。和軟磁一樣,「硬」不是指機械上硬,而是指磁性上頑固,抗拒被雜散磁場、熱或粗暴對待所去磁。馬蹄形磁鐵、馬達磁鐵、把便條夾在冰箱上的小圓片,全都是硬磁,做著軟磁做不到的那件事——靠自己維持一個磁場。

在磁滯迴線上,硬磁又肥又寬:殘留磁化高,所以在磁化器關掉後仍保有強磁場;尤其矯頑力高,意即你必須施加很大的反向磁場才能把它去磁。一個能概括你可以塞進多少有用磁性的數字是最大磁能積,寫作 BHmax;它越大,同樣吸力下磁鐵就越小越輕。要讓磁鐵變硬,就要用力釘住磁壁,利用單磁區的細小顆粒與抗拒反轉的強晶體異向性。現代稀土磁鐵——釹鐵硼與釤鈷——有極大的磁能積;較舊的鋁鎳鈷(alnico)與便宜的六方鐵氧體較弱,但各有其利基。

硬磁不用插電就能做功,這也是為什麼它們藏在幾乎每一台電動馬達、發電機、揚聲器、耳機、硬碟致動器與 MRI 機器裡。取捨既實際又誠實:最強的釹磁鐵昂貴、機械上脆、沒有鍍層就會腐蝕,且在升溫接近居禮溫度時會失去強度,所以高溫運轉的設計可能寧可用較弱卻更耐熱的釤鈷。又因為稀土供應集中且昂貴,樸實的鐵氧體磁鐵雖弱卻便宜又防蝕,在不以純強度為優先之處仍然勝出。

一塊小小的釹鐵硼磁鐵能吸住數倍於自身重量的東西,因為它高矯頑力與大磁能積即使在強反向磁場下也抗拒去磁。

被釘住的磁壁與強異向性給出保持磁性的寬迴線。

「硬」是指難以去磁,而非機械上硬;釹磁鐵其實很脆又易腐蝕,且所有永久磁鐵在接近居禮溫度時都會變弱、最終失去磁性。

又称
permanent magnethard magnet硬磁永久磁鐵