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磁性材料與磁測量

為了解決8.5j 235的問題，作者彭曉領葛洪良王新慶 這樣論述：

《磁性材料與磁測量》主要包括磁性材料和磁測量兩部分內容。第一部分從磁場源出發介紹磁場的產生與遮罩，並根據物質對磁場的回應分析五種不同物質的磁性，重點探討軟磁材料和永磁材料兩類應用最為廣泛的磁性材料。第二部分從磁場及材料磁性測量的最基本的方法和原理出發，分別介紹了直流磁特性測量、交流磁特性測量與本征磁學量的測量。書中內容既包括應用廣泛的磁性材料，也包含科學研究和工業生產中非常重要的磁測量技術。 本書可作為高等院校材料、物理等相關專業本科生及研究生的教學用書，也可作為從事磁性材料研發、生產和測量的相關工程技術人員的參考書。 第1章 導論 1.1 基本磁學量 1 1.1.1 磁

矩和磁偶極矩 1 1.1.2 磁極化強度J 和磁化強度M 3 1.1.3 磁場強度H 和磁通密度B 3 1.1.4 磁化率和磁導率 4 1.1.5 磁能和退磁場能 6 1.2 基礎磁學理論 8 1.2.1 畢奧-薩伐爾定律 8 1.2.2 高斯定理 9 1.2.3 安培環路定理 10 1.2.4 法拉第電磁感應定律 11 1.2.5 磁路定理 12 1.3 磁性材料分類 14 1.3.1 物質的磁性分類 14 1.3.2 磁性材料分類 18 1.4 磁化曲線和磁滯回線 19 1.4.1 磁化曲線 19 1.4.2 磁滯回線 19 1.5 磁測量概述 21 1.5.1 磁測量歷史 21 1.5.

2 磁測量的物理基礎 22 1.5.3 磁測量的物件 22 1.5.4 磁測量的方法 23 1.5.5 測量誤差 23 1.6 單位制 24 1.6.1 CGS單位制 24 1.6.2 國際單位制 25 習題 27 第2章 磁場的產生與遮罩 2.1 永磁體 28 2.1.1 永磁體的工作點 28 2.1.2 永磁體的磁路設計 29 2.1.3 永磁體的充磁 31 2.2 磁場線圈 32 2.2.1 圓形線圈的磁場 32 2.2.2 組合線圈的磁場 35 2.2.3 水冷磁體 37 2.3 電磁鐵 38 2.3.1 電磁鐵類型 38 2.3.2 電磁鐵的磁路 40 2.4 超導磁體 41 2.

5 脈衝磁場 43 2.6 磁場遮罩 47 習題 49 第3章 物質的磁性 3.1 原子磁矩 50 3.1.1 電子軌道磁矩 50 3.1.2 電子自旋磁矩 52 3.1.3 原子磁矩 53 3.2 抗磁性 55 3.3 順磁性 57 3.4 鐵磁性 59 3.4.1 鐵磁性簡介 59 3.4.2 外斯分子場理論 60 3.4.3 海森堡交換相互作用模型 62 3.4.4 鐵磁性能帶理論 63 3.4.5 鐵磁性RKKY理論 64 3.5 反鐵磁性 64 3.5.1 反鐵磁性簡介 64 3.5.2 定域分子場理論 65 3.5.3 超交換作用模型 68 3.6 亞鐵磁性 69 3.6.1 亞

鐵磁性簡介 69 3.6.2 鐵氧體的晶體結構 70 3.6.3 亞鐵磁性的奈爾分子場理論 76 習題 80 第4章 軟磁材料 4.1 軟磁材料特性參數 81 4.1.1 起始磁導率 82 4.1.2 有效磁導率 82 4.1.3 矯頑力HC 83 4.1.4 飽和磁通密度BS 83 4.1.5 直流偏置特性 83 4.1.6 磁損耗 83 4.1.7 穩定性 86 4.2 金屬軟磁材料 86 4.2.1 電工純鐵 86 4.2.2 矽鋼 88 4.2.3 坡莫合金 89 4.2.4 其他傳統軟磁合金 92 4.2.5 非晶軟磁材料 94 4.2.6 納米晶軟磁材料 96 4.3 鐵氧體軟磁

材料 100 4.3.1 錳鋅鐵氧體 100 4.3.2 鎳鋅鐵氧體 102 4.3.3 平面六角晶系鐵氧體 104 4.3.4 鐵氧體軟磁材料的製備 106 4.4 軟磁複合材料 106 4.4.1 軟磁複合材料的分類 107 4.4.2 軟磁複合材料的製備 108 4.4.3 研究及應用現狀 111 習題 112 第5章 永磁材料 5.1 永磁材料特性參數 113 5.1.1 剩磁Br 113 5.1.2 矯頑力HC 114 5.1.3 最大磁能積(BH)max 116 5.1.4 穩定性 116 5.2 金屬永磁材料 117 5.2.1 金屬永磁材料分類 117 5.2.2 Al-Ni

-Co永磁合金 118 5.2.3 Fe-Cr-Co永磁合金 121 5.2.4 Fe-Pt永磁合金 122 5.2.5 Mn-Bi永磁合金 124 5.3 鐵氧體永磁材料 126 5.3.1 鐵氧體永磁材料的晶體結構 126 5.3.2 鐵氧體永磁材料的磁性能 127 5.3.3 鐵氧體永磁材料的製備 127 5.4 稀土永磁材料 128 5.4.1 稀土永磁材料概述 128 5.4.2 稀土鈷系永磁材料 130 5.4.3 Nd-Fe-B稀土永磁材料 135 5.4.4 雙相納米晶複合永磁材料 146 5.4.5 Sm-Fe-N系永磁材料 152 習題 154 第6章 磁測量方法及原理

6.1 磁力效應法 155 6.1.1 原理及分類 155 6.1.2 測量磁場 157 6.1.3 測量磁矩 157 6.2 電磁感應法 158 6.2.1 基本原理 158 6.2.2 衝擊檢流法 159 6.2.3 磁通計法 160 6.2.4 旋轉/振動線圈法 161 6.2.5 振動/提拉樣品法 162 6.2.6 梯度磁場感應線圈 164 6.3 霍爾效應法 165 6.4 磁電阻效應法 167 6.5 磁通門法 171 6.6 超導量子干涉儀(SQUID) 174 6.7 磁光效應法 177 6.8 磁共振法 179 6.8.1 磁共振原理 179 6.8.2 核磁共振法 180

6.8.3 順磁共振法 181 6.8.4 光泵磁共振法 182 習題 183 第7章 磁性材料直流磁特性的測量 7.1 磁疇結構 184 7.1.1 磁疇 184 7.1.2 疇壁 186 7.1.3 磁疇觀測 189 7.2 起始磁化曲線 193 7.3 直流磁化過程 195 7.3.1 疇壁位移磁化過程 195 7.3.2 磁疇轉動磁化過程 203 7.4 磁中性化 207 7.5 軟磁材料直流磁特性測量 208 7.5.1 H和B的測量 208 7.5.2 閉路樣品測量 209 7.5.3 開路樣品測量 210 7.5.4 軟磁直流測試實例 212 7.6 永磁材料直流磁特性測量

214 7.6.1 閉路測量 215 7.6.2 開路測量 217 7.6.3 工業快速測量 222 7.7 小尺寸磁體的磁性測量 222 習題 224 第8章 磁性材料交流磁特性的測量 8.1 交流磁化過程 226 8.2 交流磁參數 228 8.2.1 複數磁導率μ~ 228 8.2.2 磁譜和截止頻率 230 8.2.3 品質因數 231 8.2.4 損耗因數 232 8.2.5 μ'Q積 232 8.3 交流磁滯回線的測量 233 8.4 交流磁化曲線的測量 234 8.5 損耗測量 234 8.5.1 功率表法 234 8.5.2 有效值法 235 8.5.3 乘積法 236 8.

6 磁導率測量 237 8.6.1 起始磁導率 237 8.6.2 有效磁導率 238 8.6.3 複數磁導率 238 8.6.4 振幅磁導率 239 8.7 電工鋼的標準測量 239 8.7.1 愛潑斯坦方圈 239 8.7.2 單片測試儀 242 習題 243 第9章 磁性材料本征磁學量的測量 9.1 飽和磁化強度的測量 244 9.2 居裡溫度的測量 245 9.2.1 MS-T曲線法 245 9.2.2 感應法 246 9.2.3 μi-T曲線法 246 9.3 磁晶各向異性常數的測量 247 9.3.1 磁晶各向異性 247 9.3.2 磁晶各向異性的測量 251 9.4 磁致伸縮

係數的測量 254 9.4.1 磁致伸縮效應 254 9.4.2 磁致伸縮機理 256 9.4.3 磁彈性能 258 9.4.4 磁彈性耦合係數Kc和動態磁致伸縮係數d33 259 9.4.5 磁致伸縮係數的測量方法 259 習題 262 參考文獻 磁性材料是人類文明和國民經濟重要的基礎材料。我國磁性材料在很多領域的研究工作已處於國際先進水準，磁性材料產業也已發展為全球中心。磁性材料研發和生產過程都需要頻繁地對材料和產品進行磁性能測量。合適的磁測量方法與技術對測量結果的有效性和準確性尤為關鍵。 本書主要包括磁性材料和磁測量兩部分內容。第一部分從磁場源出發介紹磁場的產生與

遮罩，並根據物質對磁場的回應分析五種不同物質的磁性，重點探討軟磁材料和永磁材料兩類應用最為廣泛的磁性材料。第二部分從磁場及材料磁性測量的最基本的方法和原理出發，分別介紹了直流磁特性測量、交流磁特性測量與本征磁學量的測量。書中內容既包括應用廣泛的磁性材料，也包含科學研究和工業生產中非常重要的磁測量技術。全書著重於基本概念的描述，儘量避免複雜的數學推導和過深的理論闡述，希望相關領域的研究人員和工程技術人員都能夠比較容易地理解和接受。全書採用國際通用SI單位制，由於傳統的CGS電磁單位諸如高斯、奧斯特等至今仍有很多應用，本書提供了兩種單位制磁學量單位換算表和常用物理常數表，方便讀者查對。 在本書的

編著過程中，李靜博士、陶姍博士和楊豔婷博士參與了書稿編寫過程中的部分編輯和校訂工作，國家磁性材料及其製品品質監督檢驗中心(浙江)的吳瓊、王子生、徐靖才,泮敏翔、鄒傑和雷國莉老師提供了部分測試資料，在此對他們的付出表示衷心感謝。本書參考了大量教材、論文、標準等文獻，在此向這些資料的作者表示感謝。 由於作者水準有限，本書難免會有疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。 編著者 2019年2月於杭州

MATLAB編程和工程應用（第4版）

為了解決8.5j 235的問題，作者（美）威廉·帕爾姆 這樣論述：

MATLAB是專為工程師和科學家設計的全球通用標準計算工具。《MATLAB程式設計和工程應用(第4版)》在各種實例的引導下展示MATLAB在工程和科學領域的廣泛應用，為您學習基本MATLAB程式設計原理奠定堅實基礎。本書在上一版的基礎上做了全面細緻的更新，涵蓋MATLAB的Simulink和Symbolic Math工具箱等最新功能；第5章引入了生成三維隱函數的曲面和等值線圖等新功能；第10章包含很多更新的知識點，如用Simulink設計機器人應用控制系統。   本書編排精當，在恰當位置定義MATLAB語言的術語、語法和用法，使讀者能方便地查找資訊和流覽全書。 [美]威廉·

帕爾姆(William J.Palm III)現任羅德島大學機械工程系榮譽教授。1966年，他獲得巴爾的摩洛約拉大學學士學位；1971年獲得伊利諾伊州埃文斯頓(Evanston, Illinois)西北大學機械工程和航天學博士學位。 在44年的教學生涯中，他講授了19門課程。其中的一門就是他為大一學生開設的MATLAB課程，並先後編寫了8本教科書，涉及建模與仿真、系統動力學、控制系統和MATLAB。其中包括System Dynamics, 3rd ed (McGraw-Hill，2014)。他還在Mechanical Engineers' Handbook, 3rd ed(Wiley，201

6)中撰寫過一章有關控制系統的內容，並且是J. L. Meriam和L. G. Kraige合著的Statics and Dynamics (Wiley, 2002)的特約撰稿人。 Palm教授的研究和行業經驗涉及控制系統、機器人、振動和系統建模。1985年到1993年，他擔任羅德島大學機器人研究中心主任，是機械手專利的共同持有者；2002年到2003年，他代理系主任。此外，他還具有自動化製造、海軍系統建模和仿真(包括水下航行器和跟蹤系統)、水下航行器發動機試驗裝置控制系統設計等行業實踐經驗。 第1章  MATLAB概述   2 1.1  MATLAB互動式會話   3 1

.2  工具條   11 1.3  內置函數、陣列和圖形   12 1.4  檔操作   16 1.5  MATLAB説明系統   21 1.6  問題求解方法論   23 1.7  總結   28 習題   29 第2章  數值陣列、單元陣列和結構陣列   35 2.1  一維和二維數值陣列   35 2.2  多維數值陣列   42 2.3  對應元素運算   42 2.4  矩陣運算   50 2.5  使用陣列的多項式運算   59 2.6  單元陣列   62 2.7  結構陣列   63 2.8  總結   67 習題   67 第3章  函數   80 3.1  基本數學函數

   80 3.2  自訂函數   85 3.3  其他函數類型   95 3.4  檔函數   100 3.5  總結   102 習題   102 第4章  MATLAB程式設計   107 4.1  程式設計與開發   107 4.2  關係運算子和邏輯變數   112 4.3  邏輯運算子和函數   114 4.4  條件陳述式   119 4.5  for迴圈   125 4.6  while迴圈   134 4.7  switch結構   137 4.8  調試MATLAB程式   139 4.9  模擬   141 4.10  總結   146 習題   146 第5章  高

級繪圖   159 5.1  xy繪圖函數   159 5.2  其他命令和圖形類型   166 5.3  MATLAB中的互動式繪圖   176 5.4  三維圖   180 5.5  總結   185 習題   185 第6章  建模與回歸   193 6.1  函數探索   193 6.2  回歸   201 6.3  Basic Fitting介面   210 6.4  總結   213 習題   213 第7章  統計、概率和插值   221 7.1  統計和長條圖   221 7.2  正態分佈   225 7.3  生成亂數   229 7.4  插值   235 7.5 

總結   242 習題   243 第8章  線性代數方程組   248 8.1  線性方程組的矩陣方法   248 8.2  左除法   251 8.3  欠定系統   255 8.4  超定系統   262 8.5  通用方程組求解程式   264 8.6  總結   266 習題   267 第9章  微積分和微分方程的數值解法   276 9.1  數值積分   276 9.2  數值微分   282 9.3  一階微分方程   285 9.4  高階微分方程   291 9.5  線性微分方程的特殊解法   294 9.6  總結   303 習題   304 第10章  Si

mulink   311 10.1  模擬圖   311 10.2  Simulink簡介   313 10.3  線性狀態變數模型   317 10.4  分段線性模型   319 10.5  傳遞函數模型   324 10.6  非線性狀態變數模型   326 10.7  子系統   328 10.8  模型的死區時間   332 10.9  非線性車輛懸掛模型的模擬   334 10.10  控制系統和“硬體在回路”  測試   337 10.11  總結   344 習題   344 第11章  MATLAB的符號處理   352 11.1  符號運算式和代數   353 11.2 

代數和超越方程   359 11.3  微積分   364 11.4  微分方程   373 11.5  拉普拉斯變換   378 11.6  符號線性代數   385 11.7  總結   388 習題   389 附錄A  《MATLAB程式設計和工程應用(第4版)》使用的命令和函數指南   397 附錄B  MATLAB中的動畫和聲音   409 附錄C  MATLAB中的格式化輸出   416 附錄D  參考文獻   419 部分習題答案   420

用於高性能超級電容器和無負極鋰金屬電池的碳基和聚合物基複合電解質

為了解決8.5j 235的問題，作者Haylay Ghidey Redda 這樣論述：

尋找具有高容量、循環壽命、效率和能量密度等特性的新型材料，是超級電容器和鋰金屬電池等綠色儲能裝置的首要任務。然而，安全挑戰、比容量和自體放電低、循環壽命差等因素限制了其應用。為了克服這些挑戰，我們設計的系統結合垂直排列的碳奈米管 (Vertical-Aligned Carbon Nanotubes, VACNT)、塗佈在於VACNT 的氧化鈦、活性材料的活性炭、凝膠聚合物電解質的隔膜以及用於綠色儲能裝置的電解質。透過此研究，因其易於擴大規模、低成本、提升安全性的特性，將允許新的超級電容器和電池設計，進入電動汽車、電子產品、通信設備等眾多潛在市場。於首項研究中，作為雙電層電容器 (Electr

ic Double-Layer Capacitor, EDLC) 的電極，碳奈米管 (VACNTs) 透過熱化學氣相沉積 (Thermal Chemical Vapor Deposition, CVD) 技術，在 750 ℃ 下成功地垂直排列生長於不銹鋼板 (SUS) 基板上。此過程使用Al (20 nm) 為緩衝層、Fe (5 nm) 為催化劑層，以利VACNTs/SUS生長。為提高 EDLC 容量，我們在氬氣、氣氛中以 TiO2 為靶材，使用射頻磁控濺射技術 (Radio-Frequency Magnetron Sputtering, RFMS) 將 TiO2 奈米顆粒的金紅石相沉積到 V

ACNT 上，過程無需加熱基板。接續進行表徵研究，透過掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy, SEM)、能量色散光譜 (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS)、穿透式電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM)、拉曼光譜 (Raman Spectroscopy) 和 X 光繞射儀 (X-Ray Diffraction, XRD) 對所製備的 VACNTs/SUS 和 TiO2/VACNTs/SUS 進行研究。根據實驗結果，奈米碳管呈現隨機取向並且大致垂直於SUS襯底的表面。由拉

曼光譜結果顯示VACNTs表面上的 TiO2 晶體結構為金紅石狀 (rutile) 。於室溫下使用三電極配置系統在 0.1 M KOH 水性電解質溶液中通過循環伏安法 (Cyclic Voltammetry, CV) 和恆電流充放電，評估具有 VACNT 和 TiO2/VACANT 複合電極的 EDLC 的電化學性能。電極材料的電化學測量證實，在 0.01 V/s 的掃描速率下，與純 VANCTs/SUS (606) 相比，TiO2/VACNTs/SUS 表現出更高的比電容 (1289 F/g) 。用金紅石狀 TiO2 包覆 VACNT 使其更穩定，並有利於 VACNT 複合材料的side w

ells。VACNT/SUS上呈金紅石狀的TiO2 RFMS沉積擁有巨大表面積，很適合應用於 EDLC。在次項研究，我們聚焦在開發用於柔性固態超級電容器 (Flexible Solid-State Supercapacitor, FSSC) 的新型凝膠聚合物電解質。透過製備活性炭 (Activated Carbon, AC) 電極的柔性 GPE (Gel Polymer Electrolytes) 薄膜，由此提升 FSSC 的電化學穩定性。GPE薄膜含有1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfony)imide, poly (vin

ylidene fluoride-cohexafluoropropylene) (EMIM TFSI) with Li1.5Al0.33Sc0.17Ge1.5(PO4)3 (LASGP)作為FSSC的陶瓷填料應用。並使用掃描式電子顯微鏡 (SEM)、X 光繞射、傅立葉轉換紅外光譜 (Fourier-Transform Infrared, FTIR)、熱重力分析 (ThermoGravimetric Analysis, TGA) 和電化學測試，針對製備的 GPE 薄膜的表面形貌、微觀結構、熱穩定性和電化學性能進行表徵研究。由SEM 證實，隨著將 IL (Ionic Liquid) 添加到主體聚合

物溶液中，成功生成具光滑和均勻孔隙表面的均勻相。XRD圖譜表明PVDF-HFP共混物具有半結晶結構，其無定形性質隨著EMIM TFSI和LASGP陶瓷填料的增加而提升。因此GPE 薄膜因其高離子電導率 (7.8 X 10-2 S/cm)、高達 346 ℃ 的優異熱穩定性和高達 8.5 V 的電化學穩定性而被用作電解質和隔膜 ( -3.7 V 至 4.7 V) 在室溫下。令人感到興趣的是，採用 LASGP 陶瓷填料的 FSSC 電池具有較高的比電容(131.19 F/g)，其對應的比能量密度在 1 mA 時達到 (30.78 W h/ kg) 。這些結果表明，帶有交流電極的 GPE 薄膜可以成為

先進奈米技術系統和 FSSC 應用的候選材料。最終，是應用所製備的新型凝膠聚合物電解質用於無陽極鋰金屬電池 (Anode-Free Lithium Metal Battery, AFLMB)。此種新方法使用凝膠聚合物電解質獲得 AFLMB 所需電化學性能，該電解質夾在陽極和陰極表面上，是使用刮刀技術製造14 ~ 20 µm 超薄薄膜。凝膠聚合物電解質由1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide 作為離子液體 (IL), poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene

) (PVDF-HFP)作為主體聚合物組成，在無 Li1.5Al0.33Sc0.17Ge1.5(PO4)3 (LASGP) 作為陶瓷填料的情況下，採用離子-液體-聚合物凝膠法 (ionic-liquid-polymer gelation) 製備。在 25℃ 和 50℃ 的 Li+/Li 相比，具有 LASGP 陶瓷填料的 GPE 可提供高達5.22×〖10〗^(-3) S cm-1的離子電導率，電化學穩定性高達 5.31 V。改良的 AFLMB於 0.2 mA/cm2 和50℃ 進行 65 次循環後，仍擁有優異的 98.28 % 平均庫侖效率和 42.82 % 的可逆容量保持率。因此，使用這種

陶瓷填料與基於離子液體的聚合物電解質相結合，可以進一步證明凝膠狀電解質在無陽極金屬鋰電池中的實際應用。