Ферромагнетик - вещество, в котором при температуре ниже точки Кюри существует упорядоченное состояние магнитных моментов ионов. Упорядочение появляется в результате обменного взаимодействия и приводит к появлению самопроизвольной намагниченности вещества Is. Внутреннее (собственное) магнитное поле может в сотни и тысячи раз превосходить вызвавшее его внешнее магнитное поле. Относительная магнитная проницаемость таких веществ намного больше единицы.
Значительная часть ферромагнетиков - это диэлектрические или полупроводниковые ионные кристаллы, содержащие магнитные ионы различных элементов. Среди них наиболее обширный класс хорошо изученных и широко используемых ферромагнетиков образуют ферриты (от лат. ferrum - железо). Ферриты - это химические соединения окиси железа Fe2Оз с окислами других металлов. Общая формула ферритов МеО*Fе2Оз, где Me означает двухвалентный металл. Ферриты относятся к полупроводниковым материалам.
Синтез поликристаллических ферритов осуществляется по технологии изготовления керамики. Из смеси исходных окислов прессуют изделия нужной формы, которые затем подвергают спеканию при температуре от 900 до 1500"С на воздухе или в специальных газовых средах.
Ферриты нашли широкое применение благодаря уникальным свойствам. У них высокая (больше 100) магнитная проницаемость, малая коэрцитивная сила, высокое значение магнитного насыщения и высокое электрическое сопротивление (порядка 1000 Ом-см). В радиоэлектронике из них изготавливают ферритовые антенны, сердечники радиочастотных контуров. В вычислительной технике из ферритов, имеющих прямоугольную петлю гистерезиса, делают элементы оперативной памяти. В магнитофонах и видеомагнитофонах ферриты образуют покрытие магнитных лент и дисков. Ферриты, обладающие высокой коэрцитивной силой, применяют для изготовления небольших постоянных магнитов, соперничающих с электромагнитами.
Точка Кюри (температура Кюри) ТС - температура фазового перехода второго рода. Фазовые переходы второго рода характеризуются непрерывным изменением состояния вещества с приближением к точке фазового перехода и приобретением качественно нового свойства в этой точке. Ферриты при температуре ниже точки Кюри являются ферромагнетиками, выше - парамагнетиками. Примерный вид зависимости магнитной проницаемости ферромагнетиков от температуры показан на рис.1.
Объяснить такое поведение можно следующим образом. Ионы некоторых элементов, образующих кристаллическую решетку феррита, обладают магнитными моментами. Между ионами существует несколько типов взаимодействия. Одно из них, обменное, упорядочивает магнитные моменты отдельных ионов. Это приводит к появлению самопроизвольной (спонтанной) намагниченности Is- материала. Однако подвижность ионов еще мала, и не все они могут выстроиться "должным" образом. С повышением температуры увеличивается подвижность ионов. Сначала это помогает обменному взаимодействию упорядочить магнитные моменты отдельных составляющих, и намагниченность вещества немного увеличивается. Затем энергия теплового движения ионов становится сравнимой с энергией обменного взаимодействия. Тепловое движение "расшатывает" одинаковую ориентацию магнитных моментов ионов.
Магнитная восприимчивость вещества начинает уменьшаться. При дальнейшем повышении температуры взаимодействие между ионами еще достаточно велико, и вещество остается твердым, но обменное взаимодействие уже не может выстроить одинаковым образом магнитные моменты. Они располагаются хаотично, и спонтанная намагниченность исчезает. Ферромагнетик становится парамагнетиком. В этом состоянии относительная магнитная проницаемость вещества лишь немного больше единицы.
Изменения, происходящие при фазовых превращениях второго рода. обратимы: при охлаждении вещество опять становится ферромагнитным.
При температуре выше точки Кюри температурная зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетика описывается законом Кюри - Вейсса