자성 재료의 생성 및 사용의 역사

자성 재료 사용의 역사는 발견 및 연구의 역사와 불가분의 관계가 있습니다. 자기 현상, 자성 재료 개발 및 특성 개선의 역사.

첫 번째 언급 자성 재료용 자석이 다양한 질병을 치료하는 데 사용되었던 고대로 거슬러 올라갑니다.

천연 재료(마그네타이트)로 만든 최초의 장치는 한나라 시대(기원전 206년 - 서기 220년)에 중국에서 생산되었습니다. Lunheng 텍스트(AD 1세기)에는 다음과 같이 설명되어 있습니다. "이 도구는 숟가락처럼 생겼으며 접시에 놓으면 손잡이가 남쪽을 가리킬 것입니다." 이러한 "장치"가 지리학에 사용되었다는 사실에도 불구하고 나침반의 원형으로 간주됩니다.

한나라 시대에 중국에서 제작된 나침반의 프로토타입: a — 실물 크기 모델; b — 발명의 기념물

18세기 말까지.천연 자철광의 자기적 성질과 이것으로 자화한 철은 나침반 제조에만 사용되었지만, 집 입구에 자석을 설치하여 철 무기를 감지할 수 있다는 전설이 있습니다. 들어오는 사람의 옷.

수세기 동안 자성 재료가 나침반 제조에만 사용되었다는 사실에도 불구하고 많은 과학자들이 자기 현상 연구에 참여했습니다 (Leonardo da Vinci, J. della Porta, V. Gilbert, G. Galileo, R. Descartes, M. Lomonosov 등), 자기 과학 및 자성 재료 사용의 발전에 기여했습니다.

당시 사용하던 나침반 바늘은 자연적으로 자화되거나 자화되어 천연 자철광… 1743년에야 D. Bernoulli가 자석을 구부려 말굽 모양으로 만들어 강도를 크게 높였습니다.

XIX 세기에. 전자기학의 연구와 적합한 장치의 개발은 자성 재료의 광범위한 사용을 위한 전제 조건을 만들었습니다.

1820년에 HC Oersted는 전기와 자기의 관계를 발견했습니다. 그의 발견을 바탕으로 W. Sturgeon은 1825 년에 길이 30cm, 직경 1.3cm의 유전체 바니시로 덮인 철 막대가 말굽 모양으로 구부러진 최초의 전자석을 만들었으며 그 위에 18 개의 와이어가 있습니다. 접촉을 통해 전기 배터리에 연결된 상처. 자화 철 편자는 3600g의 하중을 견딜 수 있습니다.

철갑상어 전자석(점선은 전기 회로가 닫힐 때 가동식 전기 접점의 위치를 ​​나타냄)

주변의 철 함유 부품에 의해 생성된 자기장의 선박 나침반 및 크로노미터에 대한 영향을 줄이기 위한 P. Barlow의 작업은 같은 기간에 속합니다. Barlow는 처음으로 자기장 차폐 장치를 실행했습니다.

첫 실용화 자기 회로 전화 발명의 역사와 관련이 있습니다. 1860년 Antonio Meucci는 Teletrophone이라는 장치를 사용하여 전선을 통해 소리를 전송할 수 있는 능력을 시연했습니다. A. Meucci의 우선권은 2002년에야 인정되었으며, 그때까지 A. Bell은 1836년 발명 출원이 A. Meucci의 출원보다 5년 늦게 제출되었음에도 불구하고 전화기의 창시자로 간주되었습니다.

T.A.Edison은 다음의 도움으로 전화 소리를 증폭할 수 있었습니다. 변신 로봇, 1876년 P.N. Yablochkov와 A. Bell이 동시에 특허를 받았습니다.

1887년 P. Janet은 소리 진동을 기록하는 장치를 설명하는 작업을 발표했습니다. 원통을 완전히 절단하지 않은 중공 금속 원통의 세로 슬롯에 분말 코팅된 강지를 삽입했습니다. 전류가 실린더를 통과할 때 먼지 입자는 자기장 전류.

1898년 덴마크 엔지니어 V. Poulsen은 녹음 방법에 대한 O. Smith의 아이디어를 실제로 구현했습니다. 올해는 정보의 자기 기록이 탄생한 해라고 할 수 있습니다. V. Poulsen은 비자성 롤에 감긴 직경 1mm의 강철 피아노 선을 자기 기록 매체로 사용했습니다.

녹음 또는 재생 중에 와이어와 함께 릴은 축과 평행하게 움직이는 자기 헤드를 기준으로 회전합니다. 마그네틱 헤드처럼 중고 전자석, 코일이있는 막대 모양의 코어로 구성되며 한쪽 끝이 작업 층 위로 미끄러졌습니다.

자기 특성이 더 높은 인공 자성 재료의 산업적 생산은 금속 용융 기술의 개발 및 개선 이후에만 가능해졌습니다.

XIX 세기에. 주요 자성 재료는 1.2 ~ 1.5% 탄소를 포함하는 강철입니다. XIX 세기 말부터. 실리콘 합금 강철로 대체되기 시작했습니다. XX 세기는 많은 브랜드의 자성 재료 생성, 자화 방법 개선 및 특정 결정 구조 생성을 특징으로 합니다.

1906년에는 하드 코팅된 자기 디스크에 대한 미국 특허가 발급되었습니다. 기록에 사용된 자성체의 보자력은 낮았으며, 높은 잔류 인덕턴스, 작업층의 두꺼운 두께 및 낮은 제조 가능성과 함께 자기 기록에 대한 아이디어는 20년대까지 거의 잊혀졌습니다. 세기.

1925년 소련과 1928년 독일에서 기록 매체가 개발되었는데, 기록 매체는 유연한 종이나 플라스틱 테이프에 카르보닐철을 함유한 분말 층을 도포한 것입니다.

지난 세기의 20 대. 자성 재료는 철과 니켈(퍼멀로이드)의 합금 및 철과 코발트(퍼멘듀라)의 합금을 기반으로 만들어집니다. 고주파에서 사용하기 위해 철 분말 입자가 분포된 바니시로 코팅된 종이로 만든 라미네이트 재료인 페로카드를 사용할 수 있습니다.

1928년 독일에서 미크론 크기의 입자로 구성된 철분을 얻었는데, 이는 고리와 막대 형태의 코어 제조에 필러로 사용하도록 제안되었습니다.전신 중계기 건설에 퍼멀로이를 처음 사용한 것도 같은 시기에 속합니다.

퍼멀로이와 퍼멘듀어에는 니켈과 코발트와 같은 값비싼 구성 요소가 포함되어 있기 때문에 적절한 원자재가 부족한 국가에서 대체 소재가 개발되었습니다.

1935년 H. Masumoto(일본)는 규소와 알루미늄이 합금된 철을 기반으로 한 합금(alcifer)을 만들었습니다.

1930년대. (당시) 보자력과 비 자기 에너지 값이 높은 철-니켈-알루미늄 합금 (YUNDK)이 나타났습니다. 이러한 합금을 기반으로 하는 자석의 산업적 생산은 1940년대에 시작되었습니다.

동시에 다양한 종류의 페라이트가 개발되었고 니켈-아연 및 망간-아연 페라이트가 생산되었습니다. 이 10년에는 퍼멀로이드 및 카르보닐철 분말을 기반으로 한 자기 유전체의 개발 및 사용도 포함되었습니다.

같은 해에 자기 기록 개선의 기반이 되는 개발이 제안되었습니다. 1935년 독일에서 Magnetofon-K1이라는 장치가 만들어졌는데, 이 장치에서는 자기 테이프를 사용하여 소리를 녹음했으며 작업 층은 자철광으로 구성되었습니다.

1939년 F. Matthias(IG Farben / BASF)는 기재, 접착제 및 감마 산화철로 구성된 다층 테이프를 개발했습니다. 재생 및 녹음을 위해 퍼멀로이드 기반 자기 코어가 있는 링 자기 헤드가 만들어졌습니다.

1940년대. 레이더 기술의 발전은 전자기파와 자화 페라이트의 상호 작용에 대한 연구로 이어졌습니다. 1949년 W. Hewitt는 페라이트에서 강자성 공명 현상을 관찰했습니다. 1950년대 초.페라이트 기반 보조 전원 공급 장치가 생산되기 시작했습니다.

1950년대. 일본에서는 YUNDK 합금보다 저렴하지만 비 자기 에너지 측면에서 열등한 경자성 페라이트의 상업 생산이 시작되었습니다. 컴퓨터에 정보를 저장하고 텔레비전 방송을 녹화하기 위해 자기 테이프를 사용하기 시작한 것은 같은 시기로 거슬러 올라갑니다.

지난 세기의 60년대. 코발트와 이트륨 및 사마륨의 화합물을 기반으로 하는 자성 재료의 개발이 진행 중이며, 향후 10년 내에 다양한 유형의 유사한 재료의 산업적 구현 및 개선으로 이어질 것입니다.

지난 세기의 70년대. 얇은 자성 필름 생산 기술의 개발로 인해 정보 기록 및 저장에 널리 사용되었습니다.

지난 세기의 80년대. NdFeB 시스템을 기반으로 하는 소결 자석의 상업 생산이 시작됩니다. 같은 시기에 비정질의 생산이 시작되었고 조금 후에 나노결정질 자성 합금이 시작되어 퍼멀로이드 및 경우에 따라 전기 강판의 대안이 되었습니다.

1985년 나노미터 두께의 자성층을 포함하는 다층 필름에서 거대 자기 저항 효과의 발견은 전자 분야의 새로운 방향인 스핀 전자(spintronics)의 토대를 마련했습니다.

지난 세기의 90년대. SmFeN 시스템을 기반으로 하는 화합물이 복합 경자성 재료의 스펙트럼에 추가되었으며 1995년에 자기 저항 터널링 효과가 발견되었습니다.

2005년거대한 터널 자기 저항 효과가 발견되었습니다. 그 후 거대 자기 저항과 터널 자기 저항의 영향을 기반으로 한 센서가 개발되어 하드 자기 디스크의 복합 기록 / 재생 헤드, 자기 테이프 장치 등에 사용하기 위해 생산에 투입되었습니다. 랜덤 액세스 메모리 장치도 생성되었습니다.

2006년에는 수직 자기 기록용 자기 디스크의 산업 생산이 시작되었습니다. 과학의 발전, 새로운 기술 및 장비의 개발은 새로운 재료를 만드는 것뿐만 아니라 이전에 만든 재료의 특성을 개선하는 것도 가능하게 합니다.

XXI 세기의 시작은 자성 재료의 사용과 관련된 다음과 같은 주요 연구 영역으로 특징지어질 수 있습니다.

• 전자 제품 - 평면 및 박막 장치의 도입으로 인한 장비 크기 감소

• 영구 자석 개발 - 다양한 장치에서 전자석 대체;

• 저장 장치에서 — 메모리 셀의 크기를 줄이고 속도를 높입니다.

• 전자파 차폐 - 넓은 주파수 범위에서 전자파 차폐의 효율성을 높이면서 두께를 줄입니다.

• 전원 공급 장치에서 - 자성 재료가 사용되는 주파수 범위의 한계를 확장합니다.

• 자성 입자가 있는 액체 불균일 매체 - 효과적인 적용 영역 확장;

• 다양한 유형의 센서 개발 및 생성 - 새로운 재료 및 기술을 사용하여 범위를 확장하고 기술적 특성(특히 감도)을 개선합니다.