美借助傳統冶煉技術制造磁敏感合金

美借助傳統冶煉技術制造磁敏感合金

據美國物理學家組織網近日報道，美國科學家將現代材料科學和古老的冶煉技術結合，研制出一種新的鈷鐵合金，其具有很好的磁致伸縮性，不需要使用稀土元素且容易生產，有望用來制造由磁場控制的傳感器和微機械設備。

新鈷鐵合金具有巨大的磁致伸縮性。鐵磁性物質在外磁場作用下，其尺寸會伸長或縮短，去掉外磁場后，又恢復原來的長度，這種現象被稱為磁致伸縮效應。具有強磁致伸縮性的鐵磁體的用途非常廣泛，比如可用來制造靈敏的磁場探測器以及微機械設備(主要用于制造硅片上的微米傳感器和微米電機)中纖巧的傳動器等，而且磁致伸縮性設備不需要電線且能由外部磁場進行控制。

為了發現最好的金屬混合比例以及處理工序，馬里蘭大學的科學家竹內一郎領導的科研團隊制造出數百個細小的測試懸臂梁，它們是10 mm長且看起來像跳水板的硅束。研究人員用一薄層合金將其包裹起來，并在整個懸臂梁陣列中慢慢改變鈷和鐵的比率。整個過程用到了兩種不同的熱處理方法:先將合金加熱到最高溫度，然后突然在水中淬火。淬火是一種傳統的冶金技術，能將材料的微結構凝固于特定的狀態。

美國國家標準與技術研究院(NIST)和斯坦福同步輻射光源(SSRL)的測量表明，新鈷鐵合金能在0.01特斯拉的磁場中展示出巨大的磁致伸縮效應。新合金擁有精巧的異質的納米尺度結構，在這種結構內，富含鈷的晶體內嵌貫穿于不同的富含鐵的晶體結構內。竹內一郎表示，新合金的磁致伸縮效應比現有最好的磁致伸縮材料——由稀土元素組成的鋱鏑鐵合金差一點，但其優勢在于不使用稀土元素。

NIST的材料學家威爾·奧斯本表示，與普通壓電微設備相比，磁致伸縮設備因便于在更微小的層面上進行操作而吸引了越來越多科學家的注意。壓電晶體通常是氧化物，它們易碎、常由鉛制成且很難制造;而最新的磁致伸縮合金由金屬制成，且更容易與目前的設備制造方法兼容，它們是制造下一代微機械設備的理想材料。

(來源:科技日報)