納米技術(shù)是近年來崛起的一門嶄新技術(shù)，它是在現(xiàn)代物理學(xué)與先進工程技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上誕生的，是一門基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索緊密聯(lián)系的新型科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)被公認為是21世紀*具有前途的科研領(lǐng)域，現(xiàn)已成為當今世界活躍的研究熱點之一。 所謂納米技術(shù)（nanotechnology）是指在納米尺度（0.1～100nm）上，研究物質(zhì)（包括原子和分子）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科相互滲透的高新技術(shù)。它使人類的認識和改造物質(zhì)世界的手段和能力延伸到原子和分子水平，其*終目標是以物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的特性制造具有特定功能的產(chǎn)品，使之微型化，實現(xiàn)生產(chǎn)方式的跨越式發(fā)展。將對人類產(chǎn)生深遠的影響，改變?nèi)藗兊乃季S和生活方式。
納米技術(shù)的領(lǐng)域主要為納米材料學(xué)、納米物理學(xué)、納米電子學(xué)、納米機械學(xué)、納米制造學(xué)、納米生物學(xué)、納米顯微學(xué)、納米計量學(xué)、納米摩擦學(xué)和微電子機械系統(tǒng)（MEMS）等。在磁性材料中，納米技術(shù)可用于納米晶軟磁材料、納米晶永磁材料、納米磁流體、納米信息存儲材料、納米吸波磁性材料、納米巨磁致伸縮材料等。
納米晶軟磁材料
納米晶軟磁材料一般是指材料中晶粒尺寸減小到納米量級（一般≤50nm）而獲得高起始磁導(dǎo)率（μi～105）和低矯頑力（Hc～0.5A/m）的材料。一般是在Fe-B-Si基合金中加少量Cu和Nb，在制成非晶材料后，再進行適當?shù)臒崽幚�，Cu和Nb的作用分別是增加晶核數(shù)量和抑制晶粒長大以獲得超細（納米級）晶粒結(jié)構(gòu)。納米晶軟磁材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)其磁各向異性很小，磁致伸縮趨于零，且電阻率比晶態(tài)軟磁合金高，而略低于非晶態(tài)合金，具有高磁通密度、高磁導(dǎo)率和低鐵損的綜合優(yōu)異性能。
納米晶軟磁材料是1988年由日本日立公司的吉澤克仁及同事發(fā)現(xiàn)的，他們將含有Cu、Nb的Fe-Si-B非晶合金條帶退火后，發(fā)現(xiàn)基體上均勻分布著許多無規(guī)取向的粒徑為10～15nm的α-Fe(Si)晶粒。這種退火后形成的納米合金，其起始磁導(dǎo)率相對于非晶合金不是下降而是大幅提高，同時又具有相當高的飽和磁感應(yīng)強度，其組成為Fe73.5Cu1.0Nb3.0Si13.5B9.0。他們命名這種合金為Finemet，F(xiàn)inemet的磁導(dǎo)率高達105，飽和磁感應(yīng)強度為1.30T，其性能優(yōu)于鐵氧體與非晶磁性材料。用于工作頻率為30kHz的2kW開關(guān)電源變壓器，重量僅為300g，體積僅為鐵氧體的1/5，效率高達96%。Fe-Cu-Nb-Si-B系納米材料能夠獲得軟磁性的重點原因是：在Fe-Cu-Nb-Si-B納米材料中，α-Fe(Si)固溶體晶粒極為細小，每個晶粒的晶體學(xué)方向取決于隨機無規(guī)則分布晶粒間的交換耦合作用，這種交換耦合作用的結(jié)果使得局域各向異性被有效地平均掉，致使材料的有效磁各向異性極低。
吉澤克仁的發(fā)現(xiàn)掀起了世界范圍納米晶軟磁材料的研究熱潮。繼Fe-Si-B納米微晶軟磁材料后，90年代，F(xiàn)e-M-B，F(xiàn)e-M-C，F(xiàn)e-M-N，F(xiàn)e-M-O等系列納米微晶軟磁材料如雨后春筍破土而出。*近又有人研究了在Fe-Si-B-Cu-Nb納米晶材料中加Al對磁性的影響。隨著Al含量的增加，Hc先顯著降低，然后無大的變化；Ms則線性減��；晶粒大小在*佳熱處理情況下無明顯的變化。我國學(xué)者張延中等人以V、Mo取代Fe-Cu-Nb-Si-B合金中的Nb，制備出的納米晶合金薄帶其軟磁性能亦十分優(yōu)異，成本亦相應(yīng)降低。新近科學(xué)界又發(fā)現(xiàn)納米微晶軟磁材料在高頻場中具有巨磁阻抗效應(yīng)，又為它作為磁敏感元件的應(yīng)用提供了良好的前景。
目前，納米微晶軟磁材料正沿著高頻、多功能方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒈榧败洿挪牧蠎?yīng)用的各方面，如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻變壓器、扼流圈、可飽和電抗器、互感器、磁屏蔽、磁頭、磁開關(guān)和傳感器等，它將成為鐵氧體的有力競爭者。
納米微晶稀土永磁材料
由于稀土永磁材料的問世，使永磁材料的性能突飛猛進。稀土永磁材料已經(jīng)歷了SmCo5，Sm2Co17以及Nd-Fe-B三個發(fā)展階段。自1983年第三代稀土材料Nd-Fe-B問世以來，以其優(yōu)異的性能和資源豐富的原材料而成為各國研究者所關(guān)注的對象，目前燒結(jié)Nd-Fe-B稀土永磁的磁能積已高達432kJ/m3(54MGOe)，已接近理論值512kJ/m3(64MGOe)，并迅速走出實驗室，進入規(guī)模化生產(chǎn)。Nd-Fe-B產(chǎn)值年增長率約為18%～20%，已占永磁材料總產(chǎn)值的40%。但Nd-Fe-B永磁體的主要缺點是居里溫度偏低（TC≈593K），*高工作溫度約為450K，此外化學(xué)穩(wěn)定性較差，易被腐蝕和氧化，價格也比鐵氧體高，這限制了它的使用范圍。
目前研究方向是一方面探索新型的稀土永磁材料，如ThMn12型化合物，Sm2Fe17Nx，Sm2Fe17C化合物等，另一方面便是研制納米復(fù)合稀土永磁材料。*早研制的納米晶稀土永磁合金是在快淬Nd-Fe-B合金中添加某些微量元素如V、Si、Ga、Nb、Co等有利于晶粒細化并形成納米晶，從而獲得較高的Br，達到提高(BH)max的目的。*近Coehoorn[3]和Ding等人提出了“雙相納米晶耦合永磁合金”的新概念。這種合金中至少含有兩個主要磁性相：軟磁相和硬磁相，并且具有納米尺度的顯微結(jié)構(gòu)。通常軟磁材料的飽和磁化強度高于永磁材料，而永磁材料的磁晶各向異性又遠高于軟磁材料，如將軟磁相與永磁相在納米尺度范圍內(nèi)進行復(fù)合，就有可能獲得具有兩者優(yōu)點的高飽和磁化強度、高矯頑力的新型永磁材料。目前，納米稀土永磁合金已進入實用化階段，*常用的是Nd2Fe14B＋α-Fe或Nd2Fe14B＋Fe3B合金。同其他永磁材料相比，由于納米晶稀土永磁合金含較少的稀土金屬，故具有較好的溫度穩(wěn)定性，并且抗氧化，耐腐蝕，成本相對減少。同時合金中含較多的鐵，可望改善合金的脆性和加工性。并且，納米晶稀土永磁合金具有極高的潛在(BH)max值，因此，納米永磁材料有望成為新一代永磁材料，已成為目前研究的熱點。
納米磁流體
磁流體（Magnetic Liquid）是由具有鐵磁性的超細固體微粒（直徑為幾～十幾nm）高度彌散在基液中而構(gòu)成的穩(wěn)定的膠體溶液。磁流體一般包含三個組分：（1）鐵磁性納米級顆粒；（2）包裹顆粒的穩(wěn)定劑；（3）一種適宜的液體作液態(tài)載體。其中鐵磁性顆粒一般選取Fe3O4、鐵、鈷、鎳等磁性好的超細微顆粒。正是由于鐵磁性顆粒分散在載液中，故而使其呈現(xiàn)磁性。穩(wěn)定劑*常用的有油酸、丁二酸、氟醚酸，能夠防止磁性顆粒相互聚集，使得磁流體即使在重力、電、磁等力作用下亦能長期穩(wěn)定，不產(chǎn)生沉淀與分離。載液種類很多，可以是水、煤油、汞等等。
由于均勻分散在液態(tài)載體中的超微磁粒小到亞疇狀態(tài)，其磁化矢量自發(fā)磁化至飽和，但因粒子微小及涂敷界面活性劑后克服了范德瓦爾斯力，從而使其懸浮在載液中呈布朗運動，故粒子磁矩任意取向，與順磁體的狀態(tài)相同，即呈現(xiàn)超順磁性。其磁化強度隨磁場強度的增大而上升，甚至在高磁場情況下也很難趨于飽和，并無磁滯現(xiàn)象，矯頑力和剩磁均為零。當光通過磁流體時，會產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，磁流體流向與外磁場方向平行時的粘度要比垂直方向的粘度大，其磁導(dǎo)率不但具有頻散現(xiàn)象，而且還有磁粘滯性現(xiàn)象。此外用外磁場還可以控制超聲波在磁流體中傳播的速度和衰減。
磁流體由于兼有磁體的磁性和液體的流動性，具有其他固態(tài)磁性材料以及其他液體所沒有的一系列新性質(zhì)，因此引起了各國的廣泛關(guān)注。上世紀60年代，美國Papell利用磁鐵礦粉，經(jīng)過球磨獲得了鐵氧體磁流體，為美國宇航局解決了宇宙服密封問題。但由于鐵氧體磁流體的磁化強度*大不超過4×10－2T，因此鐵氧體磁流體的應(yīng)用受到限制。80年代日本成功地研制出金屬磁流體，飽和磁化強度達到12×10－2T。金屬磁流體的磁性能高于鐵氧體磁流體，但是抗氧化性遠不及后者。90年代日本利用氨化羰基鐵絡(luò)合物熱分解，研制出氮化鐵（ε-Fe3N）磁流體。飽和磁化強度增至17×10－2T，并且具有較高的穩(wěn)定性，成為科技界公認的具有廣泛應(yīng)用前途的新型磁流體。
自從美國宇航局利用磁流體克服了失重狀態(tài)燃料不能正常工作的問題以來，國內(nèi)外對磁流體的應(yīng)用研究十分活躍，其應(yīng)用范圍不斷拓展�，F(xiàn)已廣泛用于磁液密封、電聲器件、阻尼器件、潤滑、選礦、工業(yè)廢液處理、熱交換、磁回路、傳熱器、醫(yī)療衛(wèi)生、生物磁學(xué)等方面。目前，日、美、俄、西歐諸國均可批量生產(chǎn)性能穩(wěn)定的磁流體。我國研究這項技術(shù)也有十余年歷史，一些單位在其應(yīng)用研究方面也取得了可喜成績，如中國西南應(yīng)用磁學(xué)研究所、南京大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北方交通大學(xué)、電子科技大學(xué)等。相信在不久的將來，隨著科學(xué)家們對磁流體物理化學(xué)性質(zhì)的深入認識，以及對超微磁性粒子、穩(wěn)定劑和載液的深入研究，穩(wěn)定性更好、性能更高的實用化磁流體將不斷出現(xiàn)，并將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
納米信息存儲材料
實驗表明，當材料的晶粒進入納米尺寸時，具有比通常結(jié)構(gòu)下的同成分的材料特殊得多的磁學(xué)性能，其磁結(jié)構(gòu)從多疇區(qū)變?yōu)閱萎爡^(qū)，其矯頑力達到*高值，用它制作磁記錄材料可以大大提高信噪比，改善圖象質(zhì)量，而且可以達到信息記錄高密度化。
納米磁記錄材料的研究現(xiàn)已有很大的進展。納米磁性多層薄膜是一種有巨大潛力的信息存儲介質(zhì)，迄今為止，納米磁性多層膜已有350多個研究系列，實驗存儲密度已達65Gb/in2。納米巨磁電阻（GMR）材料可使計算機磁盤存儲能力提高30倍左右，使每平方英寸的存儲能力增加到100億位。
納米GMR材料已引起越來越多的科學(xué)家和企業(yè)家的重視，利用納米GMR可使計算機磁盤存儲能力大大提高。1993年美國IBM的科學(xué)家，在多層膜GMR效應(yīng)方面獲得突破性進展，他們發(fā)現(xiàn)了一種在低磁場下產(chǎn)生GMR的方法。利用濺射方法制得納米多層膜，然后將膜迅速退火，該
