磁性材料の創成と利用の歴史

磁性材料の使用の歴史は、発見と研究の歴史と密接に関係しています。 磁気現象、磁性材料の開発とその特性の改良の歴史。

最初の言及 磁性材料用 その起源は、磁石がさまざまな病気の治療に使用されていた古代にまで遡ります。

天然素材 (磁鉄鉱) で作られた最初の装置は、漢の時代 (紀元前 206 年から紀元後 220 年) に中国で製造されました。論衡文書（西暦 1 世紀）には次のように説明されています。「この道具はスプーンのように見え、皿の上に置くと、その柄は南を指します。」このような「装置」がジオマンシーに使用されたという事実にもかかわらず、それはコンパスのプロトタイプと考えられています。

漢の時代に中国で作られたコンパスのプロトタイプ: - 等身大モデル。 b — 発明の記念碑

18世紀の終わり頃まで。自然に磁化された磁鉄鉱とそれによって磁化された鉄の磁性は、コンパスの製造にのみ使用されましたが、家の玄関の下に隠された鉄の武器を探知するために磁石が設置されたという伝説もあります。入ってくる人の服装。

何世紀にもわたって、磁性材料はコンパスの製造にのみ使用されてきたという事実にもかかわらず、多くの科学者が磁気現象の研究に従事していました (レオナルド ダ ヴィンチ、J. デッラ ポルタ、V. ギルバート、G. ガリレオ、R. デカルト、 M. ロモノーソフなど）、磁気科学と磁性材料の利用の発展に貢献しました。

当時使用されていたコンパスの針は自然に磁化されているか、磁化されていました。 天然磁鉄鉱… D. ベルヌーイが磁石を曲げて馬蹄形にし、強度を大幅に高めたのは 1743 年のことです。

19 世紀。電磁気学の研究と適切な装置の開発により、磁性材料を広く使用するための前提条件が作成されました。

1820 年、エルステッド HC は電気と磁気の関係を発見しました。彼の発見に基づいて、W. スタージョンは 1825 年に最初の電磁石を作りました。これは、誘電ワニスで覆われた長さ 30 cm、直径 1.3 cm の鉄の棒で、馬蹄形に曲げられ、その上に 18 回巻かれたワイヤーがありました。傷は接触によって電池に接続されます。磁化された鉄製の馬蹄は 3600 g の荷重に耐えることができます。

チョウザメ電磁石 (点線は電気回路が閉じているときの可動電気接点の位置を示します)

周囲の鉄含有部品によって生成される磁場の船のコンパスやクロノメーターへの影響を軽減するための P. Barlow の研究は、同じ時期に属します。バーローは磁場シールド装置を初めて実用化しました。

初の実用化 磁気回路 電話の発明の歴史に関係します。 1860 年、アントニオ メウッチは、テレトロフォンと呼ばれる装置を使用して、有線で音を送信する能力を実証しました。 A. メウッチの優先権が認められたのは 2002 年になってからであり、それまでは、彼の 1836 年の発明出願が A. メウッチの出願より 5 年遅れていたにもかかわらず、A. ベルが電話の考案者とみなされていました。

T.A.エジソンは、次の助けを借りて電話の音を増幅することができました。 変成器、1876年にP.N.ヤブロチコフとA.ベルによって同時に特許を取得しました。

1887 年、P. ジャネットは、音の振動を記録するための装置について説明した著作を発表しました。粉体塗装鋼紙を中空金属シリンダーの長手方向のスロットに挿入しましたが、シリンダーを完全には切断しませんでした。電流がシリンダーを通過するとき、ダスト粒子は次の作用の下で特定の方向に向けられる必要があります。 磁界電流.

1898 年、デンマークの技術者 V. ポールセンは、録音方法に関する O. スミスのアイデアを実際に実装しました。今年は情報の磁気記録の誕生の年と言えます。 V. Poulsen は、非磁性ロールに巻かれた直径 1 mm の鋼製ピアノ線を磁気記録媒体として使用しました。

記録または再生中、リールはワイヤとともに磁気ヘッドに対して回転し、磁気ヘッドはその軸に平行に移動します。磁気ヘッドみたいに 使用済み電磁石コイルを備えた棒状の​​コアで構成され、その一端が作動層上を滑ります。

より磁気特性の高い人工磁性材料の工業生産は、金属溶解技術の開発・改良によって初めて可能となりました。

19 世紀。主な磁性材料は 1.2 ～ 1.5% の炭素を含む鋼です。 19 世紀の終わりから。シリコンを合金化した鋼に置き換えられ始めました。 20 世紀は、多くのブランドの磁性材料の開発、磁化方法の改良、および特定の結晶構造の作成によって特徴づけられました。

1906 年に、ハードコートされた磁気ディスクに関する米国特許が発行されました。記録に使用される磁性材料の保磁力は低く、高い残留インダクタンス、作業層の厚さ、製造性の低さと相まって、磁気記録の概念は20年代まで事実上忘れ去られたという事実につながりました。世紀。

1925 年にソ連で、1928 年にドイツで、カルボニル鉄を含む粉末の層が塗布された柔軟な紙またはプラスチック テープである記録媒体が開発されました。

前世紀の20年代。磁性材料は、鉄とニッケルの合金 (パーマロイド) および鉄とコバルトの合金 (パーメンデュラ) に基づいて作成されます。高周波での使用には、鉄粉の粒子を分散させたワニスを塗布した紙でできた積層材料であるフェロカードが利用可能です。

1928 年にドイツでミクロンサイズの粒子からなる鉄粉が入手され、リングやロッドの形のコアを製造する際の充填材として使用することが提案されました。電信リレーの建設におけるパーマロイの最初の応用も同じ時期に属します。

パーマロイとパーメンジュールには、ニッケルとコバルトという高価な成分が含まれているため、適切な原材料が不足している国では代替材料が開発されてきました。

1935 年に、H. マスモト (日本) は、鉄をベースにシリコンとアルミニウムを合金化した合金 (アルシファー) を作成しました。

1930年代。高い（当時）保磁力と比磁気エネルギーの値を持った鉄・ニッケル・アルミニウム合金（YUNDK）が登場しました。このような合金をベースにした磁石の工業生産は 1940 年代に始まりました。

同時に、さまざまな種類のフェライトが開発され、ニッケル-亜鉛フェライトやマンガン-亜鉛フェライトが製造されました。この 10 年間には、パーマロイドおよびカルボニル鉄粉をベースとした磁気誘電体の開発と使用も含まれていました。

同じ年に、磁気記録の改善の基礎となる開発が提案されました。 1935 年に、ドイツで Magnetofon-K1 と呼ばれる装置が開発されました。この装置では、音の記録に磁気テープが使用され、その作動層は磁鉄鉱で構成されていました。

1939 年、F. Matthias (IG Farben / BASF) は、裏材、接着剤、ガンマ酸化鉄からなる多層テープを開発しました。再生および記録用に、パーマロイドをベースとした磁気コアを備えたリング磁気ヘッドが作成されています。

1940年代。レーダー技術の発展により、磁化されたフェライトと電磁波の相互作用の研究が行われるようになりました。 1949 年、W. ヒューイットはフェライトにおける強磁性共鳴現象を観察しました。 1950 年代初頭。フェライトベースの補助電源も生産され始めています。

1950年代。日本でも硬磁性フェライトの商業生産が始まりましたが、これはYUNDK合金よりも安価でしたが、比磁気エネルギーの点で劣っていました。コンピュータに情報を保存したり、テレビ放送を録画したりするために磁気テープが使用され始めたのは同時期に遡ります。

前世紀の60年代。コバルトとイットリウムおよびサマリウムの化合物をベースにした磁性材料の開発が進行中であり、今後10年間でさまざまな種類の同様の材料が工業的に実用化および改良されることになるでしょう。

前世紀の70年代。磁性薄膜の製造技術の発展により、情報の記録と保存に磁性薄膜が広く使用されるようになりました。

前世紀の80年代。 NdFeB系焼結磁石の商業生産を開始。ほぼ同時期に、アモルファス磁性合金、そして少し後にはナノ結晶磁性合金の製造が始まり、これがパーマロイドの代替品となり、場合によっては電磁鋼板の代替品となりました。

1985 年にナノメートルの厚さの磁性層を含む多層膜における巨大磁気抵抗効果が発見され、エレクトロニクスの新しい方向であるスピンエレクトロニクス (スピントロニクス) の基礎が築かれました。

前世紀の90年代。 SmFeN 系に基づく化合物が複合硬磁性材料のスペクトルに追加され、1995 年に磁気抵抗トンネル効果が発見されました。

2005年巨大なトンネル磁気抵抗効果が発見されました。その後、ハード磁気ディスクの記録再生複合ヘッドや磁気テープ装置などへの使用を目的として、巨大磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗効果を利用したセンサーが開発・製品化されました。ランダムアクセスメモリデバイスも作成されました。

2006年に垂直磁気記録用磁気ディスクの工業生産が開始された。科学の発展、新しい技術や装置の開発により、新しい材料を作成するだけでなく、以前に作成された材料の特性を改善することも可能になります。

XXI 世紀初頭は、磁性材料の使用に関連する以下の主な研究分野によって特徴づけられます。

• エレクトロニクス分野 - 平面デバイスや薄膜デバイスの導入による機器のサイズの縮小。

• 永久磁石の開発 - さまざまな機器の電磁石の置き換え。

• ストレージデバイスでは、メモリセルのサイズを縮小し、速度を向上させます。

• 電磁シールドにおいて - 厚さを薄くしながら、広い周波数範囲で電磁シールドの効率を高めます。

• 電源において - 磁性材料が使用される周波数範囲の制限を拡大します。

• 磁性粒子を含む液体不均質媒体中での使用 - 効果的な応用範囲の拡大。

• さまざまなタイプのセンサーの開発と作成において、新しい材料と技術の使用を通じて範囲を拡大し、技術的特性（特に感度）を向上させます。