Magnetické materiály: Vlastnosti, práce, typy, rozdíly a jejich použití

Existují různé typy materiálů a také látky, které se skládají z nabitých částic: jako; elektrony a protony. Tyto materiály mohou vykazovat určitý druh magnetických vlastností, když jsou zmagnetizovány vnějším magnetickým polem, které je známé jako magnetické materiály. Tyto materiály mají v magnetickém poli indukované nebo trvalé magnetické momenty. Pro studium magnetických vlastností těchto materiálů se obvykle materiál nachází ve standardizovaném magnetickém poli, poté se magnetické pole změní. V moderních technologiích hrají tyto materiály klíčovou roli a jsou významnými komponentami pro transformátory , motory a generátory. Tento článek poskytuje stručné informace o magnetické materiály .

Co jsou magnetické materiály?

Materiály, které jsou magnetizovány na externě aplikované magnetické pole, jsou známé jako magnetické materiály. Tyto látky také získávají magnetizaci, kdykoli jsou přitahovány k magnetu. Příklady těchto materiálů jsou; Železo, kobalt a nikl.

Tyto materiály se dělí na magneticky tvrdé (nebo) magneticky měkké materiály.

Magneticky tvrdé materiály jsou magnetizovány prostřednictvím velmi silného vnějšího magnetického pole, které je generováno elektromagnetem. Tyto materiály se používají hlavně pro vytváření permanentních magnetů, které jsou vyrobeny ze slitin obvykle sestávajících z proměnných množství železa, niklu, hliníku, kobaltu a prvků vzácných zemin, jako je samarium, neodym a dysprosium.

Magneticky měkké materiály se velmi snadno magnetizují, i když indukovaný magnetismus je dočasný. Pokud například pohladíte permanentní magnet šroubovákem nebo hřebíkem, dočasně se zmagnetizuje a vytvoří své slabé magnetické pole, protože velké množství železa atomy jsou dočasně vyrovnány v podobném směru prostřednictvím vnějšího magnetického pole.

Vlastnosti

Vlastnosti magnetických materiálů jsou jedním z nejzákladnějších pojmů fyziky. Mezi vlastnosti tedy patří především; paramagnetismus, feromagnetismus a antiferomagnetismus, které jsou diskutovány níže.

Paramagnetismus je druh magnetismu, kde jsou některé materiály slabě přitahovány magnetickým polem, které působí externě. Vytváří vnitřní a indukovaná magnetická pole ve směru aplikovaného magnetického pole. V paramagnetismu jsou nepárové elektrony uspořádány náhodně.

Feromagnetismus je jev, kdy se materiál jako železo zmagnetizuje a zůstane zmagnetizován ve vnějším magnetickém poli pro tuto fázi. Ve feromagnetismu jsou všechny nepárové elektrony spojené.

Antiferomagnetismus je druh magnetického řádu, který se vyskytuje hlavně tehdy, když se magnetické momenty sousedních atomů (nebo) iontů vyrovnají v opačných směrech a výsledkem jsou nulové čisté magnetické momenty. Takže toto chování je způsobeno hlavně výměnnou interakcí mezi sousedními ionty nebo atomy, což pomáhá antiparalelnímu zarovnání pro snížení energie systému. Antiferomagnetické materiály obvykle vykazují magnetické uspořádání při specifické teplotě známé jako; Néel teplota. Materiál se při této teplotě stane paramagnetickým a ztratí své antiferomagnetické vlastnosti.

Jak fungují magnetické materiály?

Tyto materiály mají malé oblasti, kde může být magnetický moment nasměrován ve specifickém směru nazývaném magnetické domény, které jsou zodpovědné hlavně za výhradní vlastnosti materiálů. Kompletní energii materiálů lze jednoduše přispívat energií anizotropie, výměnnou energií a magnetostatickou energií. Kdykoli se velikost magnetického materiálu zmenší, zvýrazňuje různé domény v materiálu. Takže díky snížení magnetostatické energie více doménových stěn zvýší výměnnou a anizotropní energii. O povaze magnetického materiálu tedy rozhodne velikost domény.

Magnetický moment není stálý u některých materiálů, které mají menší průměr částic ve srovnání s kritickým průměrem superparamagnetismu. Kdykoli je průměr částice mezi kritickým průměrem superparamagnetismu a jedné domény, pak se magnetický moment ustálí.

Typy magnetických materiálů

Na trhu jsou k dispozici různé typy magnetických materiálů, které jsou popsány níže.

Paramagnetické materiály

Tyto materiály nejsou silně přitahovány magnetem jako; cínový hořčík, hliník a mnoho dalších. Tyto materiály mají malou relativní propustnost, ale pozitivní jako propustnost hliníku je: 1,00000065. Tyto materiály jsou magnetizovány pouze tehdy, jsou-li umístěny ve velmi silném magnetickém poli a působí ve směru magnetického pole.

Kdykoli je silné magnetické pole zajištěno externě, pak je permanentní magnetické dipóly upraví do samoparalelní pro aplikované magnetické pole a zvýší se na kladnou magnetizaci. Pokud není orientace dipólu rovnoběžná s aplikovaným magnetickým polem kompletní, pak je magnetizace extrémně malá.

Diamagnetické materiály

Tyto materiály jsou odpuzovány magnetem, jako je rtuť, zinek, olovo, dřevo, měď, stříbro, síra, vizmut atd., které se nazývají diamagnetické materiály. Tyto materiály mají mírně pod jednou propustností. Například propustnost měděného materiálu je 0,000005, vizmutového materiálu je 0,00083 a dřevěného materiálu je 0,9999995.

Když jsou tyto materiály umístěny v extrémně silném magnetickém poli, pak budou tyto materiály mírně zmagnetizovány a budou působit v opačném směru než aplikované magnetické pole. V těchto typech materiálů existují dvě docela slabá magnetická pole způsobená orbitální revolucí a axiální rotací elektronů kolem jádra.

Feromagnetické materiály

Tyto typy materiálů, které jsou silně přitahovány magnetickým polem, se nazývají feromagnetické materiály. Příklady těchto materiálů jsou; nikl, železo, kobalt, ocel atd. Tyto materiály mají extrémně vysokou propustnost, která se pohybuje od několika stovek až po tisíce.

Magnetické dipóly v těchto materiálech jsou jednoduše uspořádány do různých domén všude tam, kde je uspořádání jednotlivých dipólů výrazně dokonalé a může generovat silná magnetická pole. Obvykle jsou tyto domény uspořádány náhodně a magnetické pole každé domény je rušeno jiným a celý materiál nevykazuje chování magnetu.

Kdykoli je těmto materiálům poskytnuto vnější magnetické pole, domény se přeorientují tak, aby podporovaly vnější pole a generovaly velmi silné vnitřní magnetické pole. Odečtením vnějšího pole většina domén čeká a pokračuje ve spojení ve směru magnetického pole.
Proto magnetické pole těchto materiálů přetrvává, i když vnější pole odejde. Takže tato hlavní vlastnost se používá k výrobě permanentních magnetů, které používáme denně. Materiály používané při výrobě permanentních magnetů jsou obvykle vysoce feromagnetické, jako je železo, nikl, neodym, kobalt atd.

Podívejte se prosím na tento odkaz Feromagnetické materiály .

Magnetické suroviny

Obvykle jsou permanentní magnety po celém světě vyráběny z různých typů materiálů a každý materiál má jiné vlastnosti. Mezi tyto materiály patří především; alnico, flexibilní pryž, ferit, samarium kobalt a neodym, které jsou diskutovány níže.

Ferity

Speciální skupina feromagnetických materiálů, které zaujímají střední pozici mezi feromagnetickými a neferomagnetickými materiály, je známá jako ferity. Tyto materiály mají jemné částice feromagnetického materiálu, které mají vysokou permeabilitu a jsou vzájemně drženy pojivovou pryskyřicí. U feritů je generovaná magnetizace velmi dostatečná, i když jejich magnetická saturace není vysoká jako u feromagnetických materiálů.

Výroba těchto materiálů není nákladná, což souvisí s jejich magnetickou silou. Ty jsou výrazně slabší ve srovnání s materiály vzácných zemin, ale i když jsou stále široce používány v několika komerčních aplikacích. Tyto materiály mají pevnost, jako je odolnost proti korozi a demagnetizaci.

Neodym

Neodym je prvek velmi vzácných zemin ((Nd) a jeho atomové číslo je 60 Byl jednoduše objeven v roce 1885 rakouským chemikem, jmenovitě Carlem Auerem von Welsbach. Tento materiál je smíchán přes bór, železo a také stopy dalších prvků jako; praseodym & dysprosium k vytvoření feromagnetické slitiny s názvem Nd2Fe14b, což je velmi silný magnetický materiál. Neodymové magnety nahrazují jiné druhy materiálů v několika průmyslových a moderních komerčních zařízeních.

Alnico

Zkratka hliníku, niklu a kobaltu je „alnico“, kde se tyto tři hlavní prvky používají většinou při vytváření magnetického materiálu alnico. Tyto magnety jsou velmi silné permanentní magnety ve srovnání s magnety vzácných zemin. Alnico magnety lze uvnitř nahradit permanentními magnety motory , reproduktory a generátory.

Samarium kobalt

Tyto magnety byly jednoduše vyvinuty v laboratoři US Air Force Materials Laboratory na počátku 70. let. Samarium kobalt nebo SmCo je magnetický materiál, který je vyroben ze slitiny neobvyklých prvků země, jako je; samarium, tvrdý kov kobalt, stopy železa, hafnium, měď, praseodym a zirkonium. Samarium kobaltové magnety jsou magnety vzácných zemin jako neodym, protože samarium je prvkem podobného prvku skupiny vzácných zemin, jako je neodym.

Magnetické materiály versus nemagnetické materiály

Rozdíly mezi těmito dvěma materiály jsou diskutovány níže.

Srovnání

Srovnání mezi různými magnetickými materiály je diskutováno níže.

Aplikace

The aplikace magnetických materiálů zahrnout následující.

• Ty se používají k výrobě a distribuci elektřiny ve spotřebičích, které elektřinu využívají.
• Používají se pro ukládání dat na audio, videokazety a počítačové disky.
• Tyto materiály jsou široce používány v životě, výrobě, národní obranné vědě a technologii.
• Používají se při výrobě různých transformátorů a motorů v rámci energetické technologie, různých magnetických součástek a mikrovlnných trubic v rámci elektronické technologie, zesilovačů a filtrů v rámci komunikační technologie, elektromagnetických zbraní, domácích spotřebičů a magnetických min v rámci technologie národní obrany.
• Ty se široce používají v nerostném a geologickém průzkumu, průzkumu oceánů a nových technologiích v energetice, informacích, vesmíru a biologii.
• Tyto materiály hrají významnou roli v oblasti elektronických technologií a dalších vědních a technologických oborech.
• Jsou použitelné v elektronice, medicíně, elektrotechnice atd.
• Používají se při výrobě elektronických a elektrických zařízení, jako jsou elektromotory, transformátory a generátory.
• Používají se při výrobě magnetických paměťových zařízení jako; diskety, pevné disky a magnetické pásky.
• Tyto typy materiálů se používají při výrobě magnetických senzorů, jako jsou; Hallovy senzory, senzory magnetického pole a magnetorezistivní senzory.
• Ty jsou použitelné v lékařských zařízeních, jako jsou; MRI přístroje, kardiostimulátory a implantabilní systémy pro podávání léků.
• Ty se využívají v metodách magnetické separace, které se využívají k oddělování magnetických částic od nemagnetických částic.
• Tyto materiály se používají při výrobě obnovitelné energie jako; vodní elektrárny a větrné turbíny.

Tedy, toto je přehled magnet materiály, typy, rozdíly, srovnání materiálů a jejich aplikace. Zde je pro vás otázka, co je magnet?