压力消磁(pressure demagnetization)指对一块磁性材料加压的时候材料的磁化强度变小。半个多世纪前在地质学中发现了这个物理现象,在凝聚态物理理论和高压物理很容易检验这个现象。不过,压力消磁这个名词尚没有进入物理学。细分起来,压力消磁可分为两种。
第一种压力消磁:给永磁体加压
给一块已经磁化的磁铁加压,问这块磁铁的磁化强度是变大还是变小?结论是变小。下图是2019年Science上一篇文章的研究结果,即使把磁铁块从bcc结构变成hcp结构,这个压力下磁性减小的现象依然存在。
Magnetic measurements on micrometer-sized samples under high pressure using designed NV centers
中国科技大学的实验物理学家张增明教授,也获得了类似但是详细很多的结果,特别是压力释放的过程中,能回复到最初的状态。显示变化是一个包含了磁滞回线的可逆过程。
(此结果尚未发表,引用请致谢张增明教授)
第一种压力消磁,磁化强度依赖于压强的曲线,这个曲线的斜率是负的。
第二种压力消磁:磁化过程加压
给两块一样的没有磁化的铁块充磁,外场从零增加到1特斯拉,一块不加压,一块加压,问两个铁块的磁化强度是否一样?答案是加压之后的磁化强度变小。下图2009年JACS文章上报道的结果。
Heavy Atom Ferromagnets under Pressure: Structural Changes and the Magnetic Response
下图是2013JPCM上的文章报道的结果
第二种压力消磁,有不同压强下磁化强度依赖于温度的曲线。这里的结果把压强或者外磁场或者温度处理为参量。给定一个外磁场,画出很多条不同压强下的磁化强度曲线,压强越大,曲线的位置越下;再给定一个外磁场,又有一个磁化强度-压强曲线族;等等。
三,压力消磁属于热力学但是目前的热力学回答不了
热力学的基本方程
$ dU=TdS-pdV+VHdB $
很明显,热力学把电磁功和体积变化功联系到了一起,也就是一定存在体积变化和电磁效应之间的联系,磁致伸缩和压磁效应属于这一类。压力消磁和压磁效应相联系,但是二者之间有明显的区别。压力消磁,就是压力增加导致一些磁性物质的磁化强度减小,应该有一个通过磁化物态方程(例如Curie-Weiss定律)然后直接导致压力消磁的具体方程。而现在没有这个方程,这说明热力学尚需还需要进一步发展。
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