热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用

摘 要：伴随着我国科学技术的不断发展以及工业生产的不断加快，越来越多的人们逐渐对于热分析技术的发展进行了高度重视，并且热分析技术近些年来已经逐渐在多个领域之中得到了广泛的应用以及发挥着至关重要的作用。除此之外，稀土功能材料近些年来已经逐渐被应用于多个领域之中并取得了不小的成效，所以如果能够把热分析技术应用于稀土功能材料之中，势必会促进其二者的共同發展并发挥出更大的作用。因此，本文将对热分析技术的发展以及在稀土功能材料中的应用以及未来的发展趋势进行深入的分析研究，然后提出相对应的意见来促进热分析技术的可持续发展以及在稀土功能材料之中更好的应用。

关键词：热分析;发展;稀土功能材料

当一种物质因为过冷或者过热的影响而发生一定的物态变化或者化学变化时，往往会产生相应的热效应并与环境之间存在着温度差。而热分析法的主要目的就是可以在控制温度差的前提下来测量物质的性质与温度之间存在的关系。总而言之，当一种物质在环境温度变化的影响下而发生物理或化学而产生了热量的变化，此时就需要应用热分析技术来对且性质与温度之间的关系进行全面的研究与分析。

1 常用的热分析方法

1.1 热重分析法

热分析技术是多种多样的，它们分别有着不同的应用条件和结果。其中热重分析法就是一种较为常见的热分析技术，它主要是在确保温度可控的前提下，测量物质在不同温度环境下的自身性质与温度中间所存在的关系。而这种热分析技术的应用范围主要是物质的熔化、蒸发、升华、熔化以及氧化、脱水、还原等变化。

1.2 差热分析法

差热分析法就是一种在确保温度可控的前提下，测量样品与参比物的温度差与环境温度或者物态变化的时间之间关系的一种热分析技术。它可以通过体系与环境之间的温度差来测量样品与参比物的温度差与相关物态变化的时间所形成的函数关系，以此来进一步分析研究物质的结构以及其他的性质。这种热分析技术的应用范围主要包括物质的熔化、氧化还原以及裂解等变化。

1.3 差示扫描量热法

差示扫描量热法也是一种常用的热分析技术，而这种热分析技术主要是在温度可控的前提下，测量物质与参比物之间的能量差与产生变化时间之间的关系。而这种热分析技术的应用范围与差热分析法有着较大的相似性，但是它却可以测量一些热力学以及动力学相关的参数。

1.4 动态机械分析法

除了上述的一些热分析技术以外，动态机械分析法也是一种常见的热分析技术。动态机械分析法主要就是在确保温度可控的前提下，通过加入一些振荡力，以此来探索样品的机械行为并测量其储能模量、损耗模量以及损耗因子随着时间、温度以及受而产生的函数关系。它的应用范围主要是橡胶、金属、无机材料与复合材料以及塑料等方面。

2 稀土磁性材料的种类

在稀土磁性材料中，具有重要发展和应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，是指由铈、锗、钕、钐等稀土类元素和铁、钴等过渡元素构成的金属间化合物材料。这种新材料被广泛用于制造汽车马达、传感器、磁轴承、磁共振图像、电子表、磁悬浮器等。

2.2 新型稀土磁热效应材料

加强对稀土材料的结构、相变、磁性及磁热效应的研究，探索新的磁性冷材料，加快磁制冷技术的研究，能够实现磁制冷技术的实质性应用。

2.3 新型稀土高频磁性材料

利用平面各向异性的稀土磁性材料能够突破传统Snoek极限限制的特性，探索能够用于微波通讯器件、磁吸波和抗电磁干扰的高性能GHz微波高磁导率材料，不仅能为实现稀土资源的综合利用提供一条极具价值的有效途径，而且对中国的信息通讯、国防安全、航空航天等领域具有十分重要的战略意义。

2.4 稀土多铁性与磁电耦合材料

稀土元素对多铁性材料的合成和磁电结合的调节起着重要的作用。许多已知的多铁性材料中含有稀土元素，室温下具有优良磁气电气结合特性的材料还存在不足。积极探索新稀土多铁性材料，增强物理研究磁气结合效应，是未来稀土磁性材料研究的重要方向。

3 热分析技术在稀土功能材料中的应用

3.1 应用于稀土磁性材料

简单的来说，因为稀土元素是镧系元素，所以具有较为特殊的性质和结构。稀土磁性材料是由稀土金属与过渡金属等所构成的合金，然后再通过一定的方法进行烧制并用磁场充磁得出的一种具有磁性的材料。并且因为稀土元素的独特磁性特点，所以它可以制作成各种工业所需要的磁性材料。稀土磁性材料包括稀土磁光材料、磁制冷剂材料、磁伸缩材料、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国稀土磁性材料研究开发的关键所在，并且稀土永磁材料的磁能积比传统的磁体材料高四倍以上，因为其性能非常优异，所以它常常被应用于高新科技产业之中。居里点的测量作为磁性材料之中非常重要的内容，通过相关的热分析技术可以有效的测量其居里点。在进行稀土磁性材料的测量过程中，只需要在热分析仪的顶部放一个磁铁，然后用热分析仪的天平进行称重即可。

3.2 应用于稀土储氢合金

热分析技术除了可以应用于稀土磁性材料以外，还可以应用于稀土储氢合金之中。众所周知，氢能源的开发与储运是非常困难的，因为氢元素容易与空气中的其他物质发生反应，同样稀土金属也可以与氢元素发生反应，并且往往用稀土金属来进行储氢。而通过热分析技术的应用可以有效的提高储氢合金的性能，并且提高其吸放氢的性能。除此之外，因为一些合金的性能与其相关的内部结构以及各种成分的含量等都有着之间的联系，而此时就可以通过热分析技术来改变合金之中的成分含量，以此可以达到最佳的稀土储氢合金性能。

4 结语

综上所述，伴随着我国科学技术的蓬勃发展，我国的热分析仪器也得到了较为显著的发展，而越来越多的人们逐渐对于热分析技术在多个领域之中的应用进行了高度关注。除此之外，随着我国稀土功能材料的逐渐普及，通过把热分析技术应用于其中不仅可以对稀土的非晶材料进行结晶度的准确测量，更可以对稀土之中的各种反应进行有效的研究分析。因此，相信随着对于热分析技术以及热分析仪器的不断完善与发展，热分析技术势必在未来会发挥出更巨大的作用。

参考文献：

[1]杨始堃.热分析进展[J].合成技术及应用，2010，14（1）：25-27.

[2]蒙根，许中强，祁晓岚，等.热分析技术在催化研究中的应用进展[J].工业催化，2017，11（15）：1-4.

[3]余宗学，江晓红，陆路德，等.纳米NdCo3催化高氯酸铵热分解的DSC/TG-MS研究[J].无机化学学报，2013，25（10）：1747-1752.

作者简介：贾涛（1990-），男，汉族，内蒙古包头人，本科，初级工程师，研究方向：稀土钕铁硼磁性材料。