熱分析技術的發展現狀及其在稀土功能材料中的應用

摘 要：伴隨著我國科學技術的不斷發展以及工業生產的不斷加快，越來越多的人們逐漸對于熱分析技術的發展進行了高度重視，并且熱分析技術近些年來已經逐漸在多個領域之中得到了廣泛的應用以及發揮著至關重要的作用。除此之外，稀土功能材料近些年來已經逐漸被應用于多個領域之中并取得了不小的成效，所以如果能夠把熱分析技術應用于稀土功能材料之中，勢必會促進其二者的共同發展并發揮出更大的作用。因此，本文將對熱分析技術的發展以及在稀土功能材料中的應用以及未來的發展趨勢進行深入的分析研究，然后提出相對應的意見來促進熱分析技術的可持續發展以及在稀土功能材料之中更好的應用。

關鍵詞：熱分析;發展;稀土功能材料

當一種物質因為過冷或者過熱的影響而發生一定的物態變化或者化學變化時，往往會產生相應的熱效應并與環境之間存在著溫度差。而熱分析法的主要目的就是可以在控制溫度差的前提下來測量物質的性質與溫度之間存在的關系。總而言之，當一種物質在環境溫度變化的影響下而發生物理或化學而產生了熱量的變化，此時就需要應用熱分析技術來對且性質與溫度之間的關系進行全面的研究與分析。

1 常用的熱分析方法

1.1 熱重分析法

熱分析技術是多種多樣的，它們分別有著不同的應用條件和結果。其中熱重分析法就是一種較為常見的熱分析技術，它主要是在確保溫度可控的前提下，測量物質在不同溫度環境下的自身性質與溫度中間所存在的關系。而這種熱分析技術的應用范圍主要是物質的熔化、蒸發、升華、熔化以及氧化、脫水、還原等變化。

1.2 差熱分析法

差熱分析法就是一種在確保溫度可控的前提下，測量樣品與參比物的溫度差與環境溫度或者物態變化的時間之間關系的一種熱分析技術。它可以通過體系與環境之間的溫度差來測量樣品與參比物的溫度差與相關物態變化的時間所形成的函數關系，以此來進一步分析研究物質的結構以及其他的性質。這種熱分析技術的應用范圍主要包括物質的熔化、氧化還原以及裂解等變化。

1.3 差示掃描量熱法

差示掃描量熱法也是一種常用的熱分析技術，而這種熱分析技術主要是在溫度可控的前提下，測量物質與參比物之間的能量差與產生變化時間之間的關系。而這種熱分析技術的應用范圍與差熱分析法有著較大的相似性，但是它卻可以測量一些熱力學以及動力學相關的參數。

1.4 動態機械分析法

除了上述的一些熱分析技術以外，動態機械分析法也是一種常見的熱分析技術。動態機械分析法主要就是在確保溫度可控的前提下，通過加入一些振蕩力，以此來探索樣品的機械行為并測量其儲能模量、損耗模量以及損耗因子隨著時間、溫度以及受而產生的函數關系。它的應用范圍主要是橡膠、金屬、無機材料與復合材料以及塑料等方面。

2 稀土磁性材料的種類

在稀土磁性材料中，具有重要發展和應用前景的主要材料如下。

2.1 新型稀土永磁材料

稀土久磁材料，是指由鈰、鍺、釹、釤等稀土類元素和鐵、鈷等過渡元素構成的金屬間化合物材料。這種新材料被廣泛用于制造汽車馬達、傳感器、磁軸承、磁共振圖像、電子表、磁懸浮器等。

2.2 新型稀土磁熱效應材料

加強對稀土材料的結構、相變、磁性及磁熱效應的研究，探索新的磁性冷材料，加快磁制冷技術的研究，能夠實現磁制冷技術的實質性應用。

2.3 新型稀土高頻磁性材料

利用平面各向異性的稀土磁性材料能夠突破傳統Snoek極限限制的特性，探索能夠用于微波通訊器件、磁吸波和抗電磁干擾的高性能GHz微波高磁導率材料，不僅能為實現稀土資源的綜合利用提供一條極具價值的有效途徑，而且對中國的信息通訊、國防安全、航空航天等領域具有十分重要的戰略意義。

2.4 稀土多鐵性與磁電耦合材料

稀土元素對多鐵性材料的合成和磁電結合的調節起著重要的作用。許多已知的多鐵性材料中含有稀土元素，室溫下具有優良磁氣電氣結合特性的材料還存在不足。積極探索新稀土多鐵性材料，增強物理研究磁氣結合效應，是未來稀土磁性材料研究的重要方向。

3 熱分析技術在稀土功能材料中的應用

3.1 應用于稀土磁性材料

簡單的來說，因為稀土元素是鑭系元素，所以具有較為特殊的性質和結構。稀土磁性材料是由稀土金屬與過渡金屬等所構成的合金，然后再通過一定的方法進行燒制并用磁場充磁得出的一種具有磁性的材料。并且因為稀土元素的獨特磁性特點，所以它可以制作成各種工業所需要的磁性材料。稀土磁性材料包括稀土磁光材料、磁制冷劑材料、磁伸縮材料、巨磁阻材料以及稀土永磁材料等。其中稀土永磁材料是目前我國稀土磁性材料研究開發的關鍵所在，并且稀土永磁材料的磁能積比傳統的磁體材料高四倍以上，因為其性能非常優異，所以它常常被應用于高新科技產業之中。居里點的測量作為磁性材料之中非常重要的內容，通過相關的熱分析技術可以有效的測量其居里點。在進行稀土磁性材料的測量過程中，只需要在熱分析儀的頂部放一個磁鐵，然后用熱分析儀的天平進行稱重即可。

3.2 應用于稀土儲氫合金

熱分析技術除了可以應用于稀土磁性材料以外，還可以應用于稀土儲氫合金之中。眾所周知，氫能源的開發與儲運是非常困難的，因為氫元素容易與空氣中的其他物質發生反應，同樣稀土金屬也可以與氫元素發生反應，并且往往用稀土金屬來進行儲氫。而通過熱分析技術的應用可以有效的提高儲氫合金的性能，并且提高其吸放氫的性能。除此之外，因為一些合金的性能與其相關的內部結構以及各種成分的含量等都有著之間的聯系，而此時就可以通過熱分析技術來改變合金之中的成分含量，以此可以達到最佳的稀土儲氫合金性能。

4 結語

綜上所述，伴隨著我國科學技術的蓬勃發展，我國的熱分析儀器也得到了較為顯著的發展，而越來越多的人們逐漸對于熱分析技術在多個領域之中的應用進行了高度關注。除此之外，隨著我國稀土功能材料的逐漸普及，通過把熱分析技術應用于其中不僅可以對稀土的非晶材料進行結晶度的準確測量，更可以對稀土之中的各種反應進行有效的研究分析。因此，相信隨著對于熱分析技術以及熱分析儀器的不斷完善與發展，熱分析技術勢必在未來會發揮出更巨大的作用。

參考文獻：

[1]楊始堃.熱分析進展[J].合成技術及應用，2010，14（1）：25-27.

[2]蒙根，許中強，祁曉嵐，等.熱分析技術在催化研究中的應用進展[J].工業催化，2017，11（15）：1-4.

[3]余宗學，江曉紅，陸路德，等.納米NdCo3催化高氯酸銨熱分解的DSC/TG-MS研究[J].無機化學學報，2013，25（10）：1747-1752.

作者簡介：賈濤（1990-），男，漢族，內蒙古包頭人，本科，初級工程師，研究方向：稀土釹鐵硼磁性材料。