什么是磁致伸缩？什么材料有磁致伸缩特性？

铁磁性和亚铁磁性物质的尺寸在外磁场的作用下伸长或缩短，称为磁致伸缩现象或磁致伸缩效应。长度的变化称为线性磁致伸缩，体积的变化称为体积磁致伸缩。

当磁体的磁化未达到饱和时，主要产生线性磁致伸缩；而当磁体的磁化达到饱和时，主要产生体磁致伸缩或强制磁致伸缩。当发生线性磁致伸缩时，磁体的体积几乎不变。一般情况下，线性磁致伸缩的大小为10-5~10-6。

体磁致伸缩量级为10-10。可见磁致伸缩比线性磁致伸缩弱得多。一般来说，磁致伸缩是指线性磁致伸缩。

磁致伸缩效应是焦耳在1842年发现的，所以也叫焦耳效应。铁磁材料在居里点以下自发磁化，形成大量磁畴。在每个磁畴中，晶格变形，其磁化方向是自发变形的主轴。当没有施加外部磁场时，

磁畴的磁化方向是随机取向的，并且不显示宏观变形。在外磁场的作用下，大量磁畴的磁化方向转向外磁场方向。如果磁畴中的磁化方向是自发形变的长轴，材料将在外场方向伸长，这就是正磁致伸缩；如果是短轴，

那么材料将在外部场的方向上缩短，这是负磁致伸缩的。

磁致伸缩效应可以用磁致伸缩系数(或应变)来描述，它是衡量磁致伸缩材料质量的重要指标。

=l/l(3-1)

其中l为磁致伸缩材料沿外磁场方向的原始长度，l为在磁场作用下的长度变化。0时为正磁致伸缩，即磁致伸缩材料沿磁场方向伸长，垂直于磁场方向缩短；反之，当0时，为负磁致伸缩，

意思是在磁场方向缩短，但垂直于磁场方向延伸。图1是示出磁性材料的磁致伸缩系数和外部磁场强度H之间的关系的图.

图1磁致伸缩与外磁场的关系

一般铁磁材料的很小，约为百万分之一，用10-6或ppm表示。例如，金属镍(Ni)的约为-4010-6或-40ppm。磁致伸缩系数与外部磁场的强度有关，

并且当外加磁场达到饱和磁化场时，磁致伸缩系数为某一值，称为饱和磁致伸缩系数 s，不同材料的饱和磁致伸缩系数s是不同的。影响磁致伸缩系数的因素很多，主要是材料的化学成分和相组成。

以及杂质、晶粒结构和晶粒取向。

此外，当外力作用于材料时，其磁化强度发生变化，表现为宏观的磁化强度变化。它是磁致伸缩效应的逆效应，称为压磁效应或虚磁效应。磁致伸缩效应在实际中有许多非常重要的应用。

利用焦耳效应，可以制作换能器和致动器，如声换能器、振动器、超声波发生器、精密阀门等。虚拟效应可用于制作传感器，如力传感器和加速度传感器。

如果将材料的Virally效应和Joule效应结合起来，可以制成既能感知又能响应激励的智能结构，因此磁致伸缩材料也是智能材料的一种。

图2磁致伸缩现象示意图