前 言
如同所知，磁性材料约在100年前就被工业化了，当时的主要用途是电气机械和电气部件。随着电气产业的发展，各种新的磁性材料陆续被开发出来，新磁性材料在今天仍不断涌现。这些磁性材料，不仅仍在原来的应用领域即在电子学中发挥作用，而且开辟了一些完全崭新的应用领域。譬如，近年来引人瞩目的是面向医学领域的应用。在此列举一下磁性材料的新的应用范例，并就磁性材料面向涂料、催化剂、非碱性电极、污水处理、冷冻机、消震、医疗、人造化肥等领域的应用予以列述。同时，还就其存在的问题以及未来发展作一些探讨。
磁性材料的新用途
1. 涂料
在防锈涂料中添加上防蚀颜料，对于防蚀性有重大的作用。长期以来，一般是把α-Fe2O3作为广泛应用的铁系防锈颜料。它是联邦德国在40年代开发出的以强磁性的γ- Fe2O3为主要成分的铁系颜料，这种颜料叫做“防锈剂”，它的特性是，具有把钢铁表面的红锈变成Fe3O4的机能。
随着高分子化学的进步，近来防锈涂料的性能有了长足的提高，特别是在耐久性的改善和干燥时间的缩短方面，进步更为显著。但反之，却又出现了防锈效果下降的问题。为尽可能提高防锈性能，日本约在10年前，就向市场上推出采用各种铁氧体（种类和成分保密）作颜料的防锈涂料，用这种强磁性材料代替沿用至今的作为主要构成颜料混入的α-Fe2O3。
在涂料中，将某种铁氧体的粉末混入大约50%，与过去采用无磁性的α-Fe2O3颜料制的涂料相比，效果是显著的，即① 气泡、裂纹和生锈等现象明显减少。② 对于硫化氢气体等具有强烈的耐蚀性。③ 用在焊接部位也不易生锈。磁性涂料防锈效果的作用是促进脱水，并还原成锈（α-Fe2O3）的Fe3O4，且在底子、薄膜或薄膜内部，借助铁氧体粒子间的吸引力，提高粘合性和精致化等。
2. 污水处理
日本迄今已公布了各种防止公害的对策。特别是，由于在工厂排水等中含有Ca，Pb，Cr，Hg等重金属所造成的公害，正作为重大的社会问题采取多方努力致力解决。微粒子铁氧体对于除去这种重金属起了重大作用。即，把硫酸亚铁的水溶液加入含重金属离子的酸性废液中，再在其中加上强碱加以中和，然后将空气注入水溶液中进行氧化，用微粒子（0.01 ~ 1微米）沉淀强磁性的磁铁矿和铁氧体，这时，液体中的Zn，Mn，Cu等，就作为铁氧体实在地进行沉淀，而在除去Sn，Pb，Cr，Hg等时，由于先得加入大量的硫酸亚铁，造成大量的磁铁矿沉淀，重金属离子也就吸纳在沉淀物中了。有害金属离子经磁分离后被抛掉。
再者，现正研究使用作为磁捕捉有害金属离子的胶态状材质氢氧化铁、δ-FeOOH等。这种方法，目前已应用于日本许多大学、研究所等的实验排水净化，巧妙地使用具有磁性的过滤体、提高磁分离效率的大梯度磁性分离（HGMS）也达到实用化。采用这种磁分离方法存在的问题是，处理分离的铁氧体沉淀物，现在正应用于防止电波干扰的材料标记器或下述的消震剂中。
最近，大型油轮的事故屡屡发生。溢油不仅污染了美丽的海洋，而且也使鱼类、海藻类受到危害。眼下正在实验用磁清除浮在海面上的柴油等油。即正在试验用磁铁将微粒子的磁性体撒播在浮在海面上的柴能等上，使油与磁性粉一起回收的方法。另外，将取代磁性粉的磁性流体撒播在浮在海面的油之表面上，借助磁力回收油的尝试也在努力中。
3. 面向催化剂的应用
在日本，长期以来，因汽车的排气造成的空气污染，已成为社会性问题。目前正在进行将铁氧体用于催化剂中作为分解汽车排气，使之成为无公害气体的研究。例如，美国的某汽车厂家，正在进行以Ni铁氧体为主成分的有关物质的研究。
将CO和NO进行氧化在尖晶石型铁氧体中的催化作用已经得到承认。① 即已有过这样的报道：即无论哪种铁氧体都能由200 ~ 250℃的温度中得到显著的活性。② 化学合成正确时活性大。③ 因此，过多的氧气合成，活性会增大。④ 在200 ~ 300℃的温度范围下，确定了NO→N2O的氧化。
非晶形磁性材料的表面，有可能因结构上的不完整而进行一般的催化活性。实际上，在各种非晶形磁性材料中，催化作用已得到充分肯定、例如，将Fe0.2Ni0.6P0.2的合金之非晶形状态的材料在热气流中再加热，在从其中间稳定状态（MS-Ⅱ）变化达到结晶稳定相位（ST）时，将CO进行氢化来研究催化剂活性，在结构上，活性也不趋于稳定，会下降1/12，1/18。因此，非晶形状态的磁性合金，通过使CO产生氢化反应，显示出高活性。
业已明确，NO（—氧化氮）的分解反应，同样也显示出高分解活性。但，无论哪种磁性合金的非晶形状态，都不会显示催化作用，例如，Fe80Zr20的非晶形磁性合金对于NO（一氧化氮）没有分解活性。
4. 电极
用铸造方法制出的强磁性磁铁矿很久以来就是将制造氯酸用的电极作为防锈电极使用。然而，采用原来的方法制出的磁铁矿电极，在Fe3O4相以外的情况下，α-Fe2O3相和方铁矿相等析离时存在化学不均匀性，耐蚀性和机械强度不稳定。最近，开发出阻抗率小、耐蚀性及机械强度出色的铁氧体电极。即，铁氧体电极的磁化量与铁包住的磁电极相比要大，与石墨和磁铁矿相比却小得多。铁矿电极的1/100。
这种铁氧体电极，有以下方面的应用。① 用于镀锌的阳极，在镀汽车部件时，作为辅助阳极、电喷漆用的阳极得以使用。（与过去的Pb-Sn电极相比，其耗用量约为1/30）。② 用于热水器容罐的防蚀、气体和石油输送管路的防蚀，港湾埋设材料的防蚀。③作为海水淡化、电解浮漂装置，电渗析装置的非溶性阳极使用。
在有磁性的非晶形合金中，可以这种有极高的耐蚀性的铁氧体作为阳极材料使用。例如，作为强磁性的非晶形合金的Fe-20B，Fe-20P，Ni-20P，Ni-38B，CO-38B，也正将它们试用在甲醇燃料电池的电极中。但，阳极氧化活性比较差。
5. 消震
在将0.1 ~ 10 μ的铁氧体粉末混入聚酯树脂之后，浇注成形或冲压成形制造的铁氧体复合材料刚性大，振动减衰率高，由于强度也非常大，所以已经明确，能广泛用于消振材料中。一般说来，在精密机械减震时，要求减衰率和拉伸弹性模量大。这种铁氧体复合材料的对数减衰率为0.03 ~ 0.5，拉伸弹性模量为0.03 ~ 4×1010 N/m2，可广泛应用于各个领域，也可以根据用途设计材料。研究应力 - 失真特性和应力40 ×106 N/m2（400 ng/cm2）以下的线柱，结果是，在约120×106 N/m2（1，200 ng/cm2）时饱和，在约150 N/m2（1，500 ng/cm2）时破坏，弯曲强度，在30×106 N/m2时，相当于数倍的水泥混凝土的10倍。另外，化学性质是极其稳定的，在碱性环境中也是稳定的。它被认为可应用于显微镜消振器、高密度磁盘基片和铁道的枕木等方面。
强磁性合金（Fe-Cr-Al，Fe-Co，Fe-Mo）已作为控振材料投放市场。（商品名“赛伦特罗”）。这种合金能使振动衰减，振动能量以磁畴壁的非可逆运动的形式被吸收，最近，正在进行把磁性流体应用于消震台的试验。
6. 贮存氢
将氢作为金属氢化物进行简便安全贮存的方法，受到瞩目。最近明确了，含容易制作金属氢化物元素（Ti，Zr，Hf或稀土类元素）的非晶形状态的磁性材料也能大量吸纳氢。即采用轧制型液体速冷装置制出的Zn67Ni33非晶形磁性合金，能吸纳大量的氢，并能释放出。吸收温度变高，除非结晶态外，还会生成ZrH2和Zr2Ni7，但ZrNiH和ZrNiH3等观测不到。P（压力）- C（成分）- T（温度）特性，与结晶的情况不同。与Zr量无关，每一个Zr原子吸纳约2个氢原子，此外，Fe92Zr8吸纳氢，且磁性饱和值（δ）和居里温度（Tc）增大，（Tc的增大，取决于Fe-Fe原子间距离的增加）。由于吸收氢，抗磁力（Hc）减少。（氢吸收，使磁畴壁的移动容易进行）。再者，也弄清了电阻抗会敏感地受到影响等。
7. 人造肥料
自苏联对植物的有关磁场效应做过细致的研究以来，下述的研究也使这一课题基本明朗化。即植物中的有效磁场是20 ~ 60奥斯特左右的弱磁场，将这种磁场施加给植物时，核糖核酸就会增加，氧气的需求量会明显减少。另外，弄清了在叶绿体的移动速度中，也不会产生什么影响等。
给植物施加弱磁场的目的，实际上是将被磁化的Ba铁氧体的粗粒子用于果树和蔬菜的肥料中。使用这种铁氧体肥料能获得以下成果。
（1）用于萝卜（红芜菁），收获量增加；
（2）用于小麦，能使叶色浓郁、麦秆多，能增产25%左右；
（3）用于桔子，N，K2O，Mn（氮，氧化钾，锰）等的吸收明显增加；
（4）用于国光、红星等苹果中，能促进成长，粗皮病发生量变少；
（5）在稻田里进行稻子成长试验，不用磷酸肥料时，铁氧体肥料的效果仍很明显。
8. 磁冷冻
所谓磁冷冻，是一种用外部磁场控制平均磁信息量，在磁性体中进行吸收放热等的作业的冷冻方式。这种冷冻的原理称之谓“断热消磁”，这一方式由等温磁化和断热消磁两个过程组成。最初的磁化过程，是随着外部磁场作用的旋转顺序化，通过减少平均磁信息量的方式使热量释放，接着，通过断热消磁平均信息了过程，使旋转的温度下降。磁冷冻就是把热从低热源中夺过来、施加给这一断热消磁过程的“冷冻循环”过程，采用强磁性磁工作物质（Y2Fe17，MnAs，MnP），能冷却达到低温。
最近，已成功地将使用钆镓柘榴石单晶的20°K的He气体冷却到4.2°K。这种磁冷冻机的冷冻能力，用6瓦电力1小时内能制出大约8.5升的液体量。冷冻效率也比原来的冷冻机约强2倍。
9. 固体电池
固体电池能在高温时使用，并具有寿命长的特点、即能承受大约1500次的充放电，使用寿命约为10年。NaAl11O17就是固体电解的1例，它具有六方晶的晶体形式，施加电场时，使C面内产生移动。因此，为提高Na+的易动度，使用单晶体是有希望的。由于单晶造价昂贵，可考虑采取以下方式。将Al3+的一部分用Fe3+代用，可将其置换体的粉末进行磁场成形。烧结该粉末，C轴得到或与方向一致的结晶体。其多晶质体的Na+的易动度与过去的多晶体相比，不难看出有显著的提高。
10. 面向医疗的应用
美容法
由于眼皮肌肉或神经上的毛病，许多人的眼睛睁不大。而闭眼时，仍有不少人因眼皮毛病闭不拢，呈半睁半闭态。特别是后者，不仅会给他人以不悦之感，而且角膜还易引起干燥炎症。总之，这样的病状落到女性身上，则造成的痛苦更大。
把6块微小的SmCo5磁铁（总重0.2克）埋设在聚氨酯树脂中，将该树脂粘附固定在眉毛之下，眼皮之上的部位上。另外，准备一块总重约为0.7克的细长软铁片。对于眼睛睁不大的人，是把这块软铁片粘附固定在睫毛的正上面。借助含磁树脂与软铁片两者的吸引力，眼睛就会睁得又大又圆。
对于闭不拢眼的人，使用这种微型医疗器具，是将软铁片粘附固定在下眼皮的眼的边缘处。借助上眼皮的含磁树脂与下眼皮的软铁片的吸引力（两者的吸引力约50 ~ 70克），就能使眼闭牢，而且也十分容易睁开。
控制尿失禁
不论你是否情愿，总会有一些神志恍惚的人不得不小便失禁，对于造成精神负担的尿失禁患者来说，又是一大福音：现已开发出巧妙利用特效磁性体的微型医疗器具。用附带软铁片的U字型钢片弹簧，轻轻夹住患者的尿道，防止小便失禁流出。放尿时，使体外的永久磁铁小片挨近，利用磁铁小片与软铁片的吸引力，松开钢片弹簧，从而使尿道畅通。神志过度恍惚的人，大多是膀胱的体内机能完全下降，对于这样的患者，如图示那样，把一块铁制圆片缝固在膀胱的外侧，放尿时，使体外的永久磁铁挨近，借助磁力压缩膀胱，达到排尿之目的。
固定药物
目前正在研究的方法是，用小型磁铁把药物固定在血管内的某一部位，这样，可以在注射方式力所不及时将药物施放到体内奥深的血管中。例如，下图就是一个具体术例，即，如图那样，将燕尾形状的药袋，包覆在如图所示的能通过血管内的小型磁铁的小片上。燕尾必须是能自由随动的。将带燕尾的磁铁小片放入血管内，以脉冲为动量施加磁场，磁铁片就像鱼游水那样，沿着磁场的梯度移动贯入。它能以每秒30厘米左右的速度自由移动，而且还能灵敏地通过类似直角血管的曲状血管处。如果将药物固定在这只磁铁小片上，则不仅能够长时期将药物固定在想要施药的患部，而且还有可能再次施入。必要时，也可使用一根细软线将磁铁取到体外。
预防高血压
将一只熟了的核桃握在手掌中，用手指拨动核桃在手心里翻转，能沟通全身的血液循环。这是民间久传的一种保健妙法。目前，市场已经推出一种与核桃完全相似的磁铁氧体。它表面磁场的强度约为500 G，如同拨动核桃的手指活动那样，使用这种磁铁氧体代替核桃，能激活人体末梢神经的血液循环，利用磁的作用，起到预防高血压和脑中风的效果。
同样，也以预防高血压为目的，市场上已出售含磁铁氧体的枕头和褥子、带SmCo5磁铁的项链等。
面向X线造影剂的应用
现在，在X线诊断食道和肠胃病时的造影剂中都使用一种专门的硫酸钡。使用这种硫酸钡时，存在不仅得使病人一次大量饮用、而且不易使造影剂粘附在想要诊断的患部、而长时间在同一患部进行反复饮用又会给诊断造成困难等许多弊病。约在10年前，曾进行过这样的试验，即只是将细铁粉给患者饮用，用磁铁从体外使消化器官的患部附着上铁粉，或者，调节附着量进行X线诊断。但由于铁粉易于在胃液中溶解，所以得不到广泛普及应用。
氧化物的铁氧体磁性强，吸收X线好，很少在胃液中溶解，因此，近年来作为X线造影剂使用备受青睐。主要在Mg铁氧体和Mn-Zn铁氧体方面进行了研究。用铁氧体作造影剂，在应该改善的X线吸收、浓淡均匀性、沉淀性等方面，比硫酸钡的粘着性好，特别是在硫酸钡力所不及的情况下，铁氧体造影剂能容易发现位于胃之前壁中的患病部位，并能在胃中长时滞留，流动性不会变坏而且不像硫酸势制剂那样没有鲜明的图像。用铁氧体制剂甚至也能描绘出细微的病变，现已确认，这种方法能及时诊断胃溃瘤和胃癌。使用铁氧体制剂时，重点是掌握好磁场发生装置。
探针的磁感应
沿用过去的探针插入方法，绝对不可能往头盖骨内的血管插入，采用磁感应技术，就使得这一手术成为可能。即，在极其柔软的硅橡胶管的端头附上一块圆筒状的永久磁铁，从外部进行磁感应。在血管的分支处，对准施手术的瓶管方向感应探针时，得借用X射线的作用力。在美国麻省医学院，已将这一新技术用于治疗动脉瘤。
采用这种方法，需要有相当强的磁场梯度。因此，有希望应用超导磁体。即想方谟法使探针在血管中流畅地移动。如，施加交流磁场，会使探针产生多小的振动啦，或者使用旋转的超导磁体（每分钟60 ~ 900转）给探针施加前进方向的力啦等等。
保存强磁性止血剂
这种方法跟上文介绍的固定药物的方法和原理完全相同，强磁性止血剂的保存，已在两种临床实验上获得成功。第一种，治疗胫动脉瘤。动脉瘤周围的血管壁薄脆且易引起出血的危险。因此，在头盖骨上钻一个孔口，从这个孔口把注射针插入，以能将铁的胶液或铁粒子渗入的硅作为止血剂，注入患部，采用超导磁体时，它产生大约0.2 T的磁场使止血剂凝固，从而施行手术。使用在止血剂中渗入了铁粒子的硅，会立刻转化为人体内的一部分物质，从而使手术后的护理工作量减轻。
第二种，肿瘤的梗塞。把磁铁注入到恶性肿瘤周围的血管，使血管保持磁性，30分钟之后，磁铁固化，供血中断，肿瘤开始萎缩。在2 ~ 3星期后，肿瘤能完全消除。这种方法，在治疗脑肿瘤、肾上腺瘤、胫肿癌等方面，也收到良好的效果。
治疗食道缺陷
近年来，特别令人瞩目的是幼儿外科手术的进步。据统计，有1/3000 ~ 1/4500的胎儿在出生时，食道存在“间断”的缺陷。一般是将这类胎儿的食道进行伸直连接或用合适的材质进行“补接”（这时，得根据食道间差距的长短补接），但采用这种方法，接受手术的胎儿成功率不足约30%。对此，正在研究把磁性体封入食道中、用超导磁体进行吸引的办法。动物实验表明，在施用这类手术约2周后，两节食道有良好的延长，而且可以连结成一条食道。
结束语
本文以磁性材料最近的趋势和&题以及新用途为主要内容，做了介绍。新的应用领域为磁性材料展示了一显雄威的天地。特别是与人体相关的领域，更意味着许多深远的涵意。当然，在食用方面尚存在许多急迫解决的问题。磁性材料的新应用已成为众目睽睽的领域，笔者在此寄希望同力尽早开拓之。
[《机械の研究》（日）1987年9月]