[科普中國(guó)]-旋磁材料

旋磁材料是具有獨(dú)特的微波磁性的材料，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器(固定式或電調(diào)式)、衰減器、相移器、調(diào)制器、開(kāi)關(guān)、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件(見(jiàn)微波鐵氧體器件)。

簡(jiǎn)介概述磁性材料就是典型的功能材料，磁性材料分為旋電材料和旋磁材料兩種類型。已經(jīng)有大量的研究利用旋電材料和一維光子晶體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)非互易傳輸，進(jìn)而設(shè)計(jì)出光學(xué)隔離器。一維光子晶體結(jié)構(gòu)均集中于旋電材料，它的優(yōu)越性是在近紅外波段吸收較小，可應(yīng)用于光通信系統(tǒng)，但由于磁光效應(yīng)較弱，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，非互易性不太明顯。旋磁材料在微波段吸收較小，磁光效應(yīng)比旋電材料強(qiáng)很多，因此如果不考慮工作波段，旋磁材料比旋電材料更有特別的優(yōu)越性。一維光子晶體常用的研究方法是傳輸矩陣法，針對(duì)旋電材料一維光子晶體的傳輸矩陣法已經(jīng)有推導(dǎo)和應(yīng)用。

特點(diǎn)旋磁材料具有獨(dú)特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場(chǎng)移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。

微波旋磁材料一次粉料燒結(jié)技術(shù)通過(guò)多年的研究與實(shí)驗(yàn)，對(duì)微波旋磁材料的一次燒結(jié)技術(shù)有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更進(jìn)一步地證明了該燒結(jié)技術(shù)的完整性和可靠性，對(duì)提高微波旋磁材料基片的質(zhì)量，確保器件的順利調(diào)試提供了可靠保證，經(jīng)過(guò)測(cè)試材料參數(shù)達(dá)到要求指標(biāo)。采用一次粉料燒結(jié)技術(shù)后，降低了原材料的損耗，避免了工藝過(guò)程中環(huán)節(jié)污染，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，確保微波旋磁材料的一致性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。粉料燒結(jié)技術(shù)易于自動(dòng)化生產(chǎn)，效果明顯，實(shí)用。1

大基片旋磁材料的制備概述大直徑基片的制備，是為提高薄膜材料光刻工藝質(zhì)量及瓶頸問(wèn)題而進(jìn)行的制備。小基片加工過(guò)程工藝煩瑣，如切、磨、拋工藝過(guò)程中，切片時(shí)間長(zhǎng)，易脫落，磨拋時(shí)掉邊、掉角?；桩a(chǎn)生劃痕，質(zhì)量得不到保證，成品率低。大直徑基片的制備是為了取代加工諸多不便的小基片。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程按工藝要求進(jìn)行合理配料、球磨、燒結(jié)、造粒，所做材料4πMs為136kA/m。用此材料進(jìn)行大基片的實(shí)驗(yàn)研究及制備。用聚乙烯醇作為粘合劑，按照旋磁材料的特性，以合理比例與去離子水進(jìn)行加溫處理，調(diào)整到合適的粘合度，進(jìn)行造粒。

用Φ75.5mm的模具成型，這一步至關(guān)重要，大基片成型時(shí)如方法不當(dāng)，成型過(guò)程中易出現(xiàn)起層和裂紋。成型中起層和裂紋的因素有很多，如料的干濕程度等；選用合適的膠合劑是防止層裂的關(guān)鍵之一。另外，合適的材料與膠合劑比例，模具的公差間隙配合及成型壓力都是重要因素。選用適當(dāng)?shù)拿?、膠合劑，采用了兩次加壓的方法：第一次加壓不取墊鐵，第二次取出墊鐵加壓。壓制出無(wú)裂紋、無(wú)起層的基片胚料。

高溫處理大基片成型后，待燒結(jié)處理，在燒結(jié)前必須待大基片在室溫風(fēng)干一周，才能進(jìn)爐燒結(jié)，大基片在裝爐過(guò)程中必須留出一定的散熱縫隙，確保大基片的收縮均勻，在燒結(jié)中不變形。合理的控制升溫、降溫的速率是保證大直徑基片質(zhì)量重要的環(huán)節(jié)之一。在燒結(jié)過(guò)程中， 不合理的升溫、降溫速率控制導(dǎo)致材料燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生裂紋及材料變形，在大基片材料的燒結(jié)方面我們做了大量的實(shí)驗(yàn)，針對(duì)大直徑基片在燒結(jié)實(shí)驗(yàn)中的條件，總結(jié)出適當(dāng)?shù)男挪牧系臒Y(jié)程序。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)