On erinevat tüüpi materjale ja ka aineid, mis koosnevad laetud osakestest: nagu; elektronid ja prootonid. Need materjalid võivad näidata teatud tüüpi magnetilisi omadusi, kui neid magnetiseeritakse välise magnetväljaga, mida nimetatakse magnetmaterjalideks. Nendel materjalidel on magnetväljas indutseeritud või püsivad magnetmomendid. Nende materjalide magnetiliste omaduste uurimiseks asetseb materjal tavaliselt standardiseeritud magnetväljas, seejärel muudetakse magnetvälja. Kaasaegses tehnoloogias on neil materjalidel võtmeroll ja need on olulised komponendid trafod , mootorid ja generaatorid. See artikkel annab lühikest teavet selle kohta magnetilised materjalid .
Mis on magnetilised materjalid?
Materjale, mis on magnetiseeritud väliselt rakendatud magnetväljaga, nimetatakse magnetmaterjalideks. Need ained magnetiseeruvad ka alati, kui neid magnetiga tõmbab. Nende materjalide näited on; Raud, koobalt ja nikkel.
Need materjalid liigitatakse magnetiliselt kõvadeks (või) magnetiliselt pehmeteks materjalideks.
Magnetiliselt kõvad materjalid magnetiseeritakse läbi väga tugeva välise magnetvälja, mille tekitab elektromagnet. Neid materjale kasutatakse peamiselt püsimagnetite loomiseks, mis on valmistatud sulamitest, mis koosnevad tavaliselt muutuvas koguses rauast, niklist, alumiiniumist, koobaltist ja haruldastest muldmetallidest nagu samarium, neodüüm ja düsproosium.
Magnetiliselt pehmed materjalid on väga kergesti magnetiseeritavad, kuigi indutseeritud magnetism on ajutine. Näiteks kui silitate püsimagnetit kruvikeeraja või naelaga, magnetiseerub see ajutiselt ja tekitab selle nõrga magnetvälja, kuna suur hulk rauda aatomid on välise magnetvälja kaudu ajutiselt sarnases suunas joondatud.
Omadused
Magnetmaterjali omadused on üks füüsika põhimõisteid. Niisiis, omadused hõlmavad peamiselt; paramagnetism, ferromagnetism ja antiferromagnetism, mida käsitletakse allpool.
Paramagnetism on magnetismi tüüp, mille puhul väliselt rakendatav magnetväli tõmbab mõningaid materjale nõrgalt ligi. See moodustab sisemised ja indutseeritud magnetväljad rakendatava magnetvälja suunas. Paramagnetismis on paarimata elektronid paigutatud juhuslikult.
Ferromagnetism on nähtus, kus materjal, nagu raud, magnetiseerub ja jääb selle staadiumiga välise magnetvälja sees magnetiseerituks. Ferromagnetismis on kõik paarita elektronid ühendatud.
Antiferromagnetism on teatud tüüpi magnetiline järjekord, mis tekib peamiselt siis, kui külgnevate aatomite (või ioonide) magnetmomendid joonduvad vastupidises suunas ja mille tulemuseks on null magnetmoment. Nii et see käitumine on peamiselt tingitud vahetusinteraktsioonist naabruses asuvate ioonide või aatomite vahel, mis aitab antiparalleelset joondust süsteemi energia vähendamiseks. Tavaliselt on antiferromagnetilistel materjalidel magnetiline järjestus teatud temperatuuril, mida nimetatakse; Néeli temperatuur. Selle temperatuuri ületav materjal muutub paramagnetiliseks ja kaotab oma antiferromagnetilised omadused.
Kuidas magnetmaterjalid töötavad?
Nendel materjalidel on väikesed piirkonnad, kus magnetmomenti saab suunata kindlas suunas, mida nimetatakse magnetdomeenideks, mis vastutavad peamiselt materjalide eksklusiivse toimimise eest. Materjalide täielikku energiat saab anda lihtsalt anisotroopia energia, vahetusenergia ja magnetostaatiline energia. Kui magnetilise materjali suurust vähendatakse, suurendab see materjali erinevaid domeene. Seega suurendab magnetostaatilise energia vähenemise tõttu rohkem domeeniseinu vahetus- ja anisotroopiaenergiat. Seega määrab domeeni suurus magnetilise materjali olemuse.
Magnetmoment ei ole püsiv mõne materjali puhul, mille osakeste läbimõõt on kriitilise superparamagnetismi läbimõõduga võrreldes väiksem. Kui osakese läbimõõt jääb superparamagnetismi kriitilise läbimõõdu ja üksikdomeeni vahele, muutub magnetmoment stabiilseks.
Magnetiliste materjalide tüübid
Turul on saadaval erinevat tüüpi magnetilisi materjale, mida käsitletakse allpool.
Paramagnetilised materjalid
Need materjalid ei tõmba tugevalt magneti külge; tina magneesium, alumiinium ja palju muud. Nendel materjalidel on väike suhteline läbilaskvus, kuid positiivne nagu alumiiniumi läbilaskvus on: 1,00000065. Neid materjale magnetiseeritakse ainult siis, kui need asuvad väga tugeval magnetväljal ja toimivad magnetvälja suunas.
Kui väljastpoolt on tagatud tugev magnetväli, kohandavad püsimagnetdipoolid need rakendatava magnetvälja jaoks iseparalleelseks ja suurendavad positiivset magnetiseerumist. Kui dipooli orientatsioon on paralleelne rakendatud magnetväljaga, ei ole täielik, on magnetiseerimine äärmiselt väike.
Diamagnetilised materjalid
Neid materjale tõrjutakse magneti kaudu, nagu elavhõbe, tsink, plii, puit, vask, hõbe, väävel, vismut jne, mida nimetatakse diamagnetilisteks materjalideks. Nende materjalide läbilaskvus on veidi alla ühe. Näiteks vaskmaterjali läbilaskvus on 0,000005, vismuti materjali 0,00083 ja puitmaterjali läbilaskvus on 0,9999995.
Kui need materjalid asuvad äärmiselt tugevas magnetväljas, magnetiseeruvad need materjalid veidi ja toimivad rakendatavale magnetväljale vastupidises suunas. Seda tüüpi materjalides on kaks üsna nõrka magnetvälja, mis on põhjustatud orbitaalpöördest ja elektronide aksiaalsest pöörlemisest tuuma ümber.
Ferromagnetilised materjalid
Seda tüüpi materjale, mida magnetväli tugevalt tõmbab, nimetatakse ferromagnetilisteks materjalideks. Nende materjalide näited on; nikkel, raud, koobalt, teras jne. Nendel materjalidel on äärmiselt kõrge läbilaskvus, mis ulatub mitmesajast tuhandeni.
Nendes materjalides olevad magnetdipoolid on lihtsalt paigutatud erinevatesse domeenidesse, kus üksikute dipoolide paigutus on märkimisväärselt täiuslik ja võib tekitada tugevaid magnetvälju. Tavaliselt on need domeenid paigutatud juhuslikult ja iga domeeni magnetväli tühistatakse läbi teise ja kogu materjal ei näita magneti käitumist.
Kui nendele materjalidele antakse väline magnetväli, orienteeruvad domeenid ümber, et toetada välist välja ja tekitada väga tugev sisemine magnetväli. Välisvälja mahaarvamisel ootab enamik domeene ja jätkab nende liitumist magnetvälja suunas.
Seetõttu säilib nende materjalide magnetväli isegi siis, kui välisväli väljub. Nii et seda peamist omadust kasutatakse püsimagnetite tootmiseks, mida me igapäevaselt kasutame. Püsimagnetite valmistamisel kasutatavad materjalid on tavaliselt väga ferromagnetilised, nagu raud, nikkel, neodüüm, koobalt jne.
Palun vaadake seda linki Ferromagnetilised materjalid .
Magnetilised toorained
Tavaliselt valmistatakse püsimagneteid üle maailma erinevat tüüpi materjalidest ja igal materjalil on erinevad omadused. Need materjalid hõlmavad peamiselt; alnico, painduv kumm, ferriit, samariumkoobalt ja neodüüm, mida käsitletakse allpool.
Ferriidid
Ferromagnetiliste materjalide erirühma, mis asub ferromagnetiliste ja mitteferromagnetiliste materjalide vahel, nimetatakse ferriitideks. Nendel materjalidel on peened ferromagnetilise materjali osakesed, millel on suur läbilaskvus ja mida hoitakse vastastikku läbi siduva vaigu. Ferriitide puhul on genereeritud magnetiseerimine väga piisav, kuigi nende magnetiline küllastus ei ole kõrge nagu ferromagnetiliste materjalide puhul.
Nende materjalide tootmine ei ole kallis, mis on seotud nende magnetilise tugevusega. Need on haruldaste muldmetallidega võrreldes oluliselt nõrgemad, kuid isegi neid kasutatakse laialdaselt mitmetes kaubanduslikes rakendustes. Nendel materjalidel on tugevus, näiteks vastupidavus korrosioonile ja demagnetiseerimisele.
Neodüüm
Neodüüm on väga haruldane muldmetalli element ((Nd) ja selle aatomnumber on 60 Selle lihtsalt avastas aastal 1885 Austria keemik Carl Auer von Welsbach. See materjal on segatud läbi boori, raua ja ka muude elementide jälgede. nagu praseodüüm ja düsproosium, et tekitada ferromagnetilist sulamit nimega Nd2Fe14b, mis on kõige tugevam magnetiline materjal. Neodüümmagnetid asendavad muud tüüpi materjale mitmetes tööstuslikes ja kaasaegsetes kaubanduslikes seadmetes.
Alnico
Alumiiniumi, nikli ja koobalti akronüüm on 'alnico', kus neid kolme põhielementi kasutatakse enamasti alnico magnetmaterjali loomisel. Need magnetid on haruldaste muldmetallidega võrreldes väga tugevad püsimagnetid. Alnico magnetid saab asendada püsimagnetitega mootorid , kõlarid ja generaatorid.
Samariumi koobalt
Need magnetid töötas lihtsalt välja USA õhujõudude materjalide laboratoorium 1970. aastate alguses. Samariumkoobalt või SmCo on magnetiline materjal, mis on valmistatud ebatavaliste maaelementide sulamist nagu; samaarium, kõvametalli koobalt, raua jäljed, hafnium, vask, praseodüüm ja tsirkoonium. Samariumi koobaltmagnetid on haruldaste muldmetallide magnetid, nagu neodüüm, kuna samarium on sarnase haruldaste muldmetallide rühma element, nagu neodüüm.
Magnetilised materjalid vs mittemagnetilised materjalid
Nende kahe materjali erinevusi käsitletakse allpool.
| Magnetilised materjalid | Mittemagnetilised materjalid |
| Magnetiga ligitõmbavaid materjale nimetatakse magnetmaterjalideks. | Materjale, mida magnet ei tõmba, nimetatakse mittemagnetilisteks materjalideks. |
| Nende materjalide näited on; raud, koobalt ja nikkel. | Nende materjalide näideteks on plast, kumm, suled, roostevaba teras, paber, vilgukivi, hõbe, kuld, nahk jne. |
| Nende materjalide magnetilist seisundit saab kombineerida kas antiparalleelsete või paralleelsete paigutustega, nii et need võivad reageerida magnetväljale, kui nad on välise magnetvälja kontrolli all. | Nende materjalide magnetseisundit saab korraldada juhuslikult, seega on nende domeenide magnetilised liikumised tühistatud. Seega ei reageeri nad magnetväljale. |
| Need materjalid aitavad teha püsimagneteid, kuna neid saab magnetiga hõlpsasti magnetiseerida. | Neid materjale ei saa magnetiga magnetiseerida. Seega ei saa see kunagi muutuda magnetiseeritud materjaliks. |
Võrdlus
Erinevate magnetmaterjalide võrdlust käsitletakse allpool.
| Materjali tüüp | Koosseis | Maksimaalne töötemperatuur | Temperatuuri koefitsient | Tihedus g/cm^3 |
| Ferriit | Raudoksiid ja keraamilised materjalid. | 180 oC | -0,02% | 5g / cm^3 |
| Neodüüm | Peamiselt neodüüm, boor ja raud. | 80 oC | 0,11% | 7,4 g / cm^3 |
| Alnico | Peamiselt nikkel, alumiinium, raud ja koobalt. | 500 oC | -0,2% | 7,3 g / cm^3 |
| Magnetiline kumm | Baarium/strontsium ja PVC või sünteetiline kautšuk. | 50 oC | 0,2% | 3. 5 g / cm^3 |
| Samariumi koobalt | Peamiselt Samarium & Cobalt | 350 oC | 0,11% | 8. 4 g / cm^3 |
Rakendused
The magnetiliste materjalide rakendused sisaldama järgmist.
- Neid kasutatakse elektri tootmiseks ja jaotamiseks elektrit kasutavates seadmetes.
- Neid kasutatakse andmete salvestamiseks heli-, videolindile ja arvutiketastele.
- Neid materjale kasutatakse laialdaselt elus, tootmises, riigikaitseteaduses ja -tehnoloogias.
- Neid kasutatakse erinevate energiatehnoloogia trafode ja mootorite, elektroonikatehnoloogias erinevate magnetkomponentide ja mikrolainetorude, sidetehnoloogia intensiivindite ja filtrite, elektromagnetrelvade, kodumasinate ja magnetmiinide tootmisel riigikaitsetehnoloogias.
- Neid kasutatakse laialdaselt mineraalide ja geoloogiliste uuringute, ookeanide uurimise ja uute energia-, teabe-, kosmose- ja bioloogiatehnoloogiate valdkonnas.
- Need materjalid mängivad olulist rolli elektroonikatehnoloogia valdkonnas ning muudes teaduse ja tehnoloogia valdkondades.
- Need on rakendatavad elektroonikas, meditsiinis, elektrotehnikas jne.
- Neid kasutatakse elektroonika- ja elektriseadmete, näiteks elektrimootorite, trafode ja generaatorite tootmisel.
- Neid kasutatakse magnetsalvestusseadmete tootmisel nagu; disketid, kõvakettad ja magnetlint.
- Seda tüüpi materjale kasutatakse magnetandurite tootmisel nagu; Halli efekti andurid, magnetvälja andurid ja magnetresistiivsed andurid.
- Need on rakendatavad sellistes meditsiiniseadmetes nagu; MRI seadmed, südamestimulaatorid ja siirdatavad ravimi kohaletoimetamise süsteemid.
- Neid kasutatakse magneteraldusmeetodites, mida kasutatakse magnetiliste osakeste eraldamiseks mittemagnetilistest osakestest.
- Neid materjale kasutatakse taastuvenergia tootmisel, näiteks; hüdroelektrijaamad ja tuuleturbiinid.
Seega on see ülevaade magnetilisest materjalid, tüübid, erinevused, materjalide võrdlus ja selle rakendused. Siin on teile küsimus, mis on magnet?
