Yüklü parçacıklardan oluşan farklı türde malzemeler ve ayrıca maddeler vardır: örneğin; elektronlar ve protonlar. Bu malzemeler, manyetik malzeme olarak bilinen harici bir manyetik alan tarafından mıknatıslandıklarında bir takım manyetik özellikler gösterebilmektedirler. Bu malzemeler manyetik alanda indüklenmiş veya kalıcı manyetik momentlere sahiptir. Bu malzemelerin manyetik özelliklerini incelemek için genellikle malzeme standart bir manyetik alana yerleştirilir, ardından manyetik alan değiştirilir. Modern teknolojide bu malzemeler önemli bir rol oynamaktadır ve bunlar önemli bileşenlerdir. transformatörler , motorlar ve jeneratörler. Bu makale hakkında kısa bilgi sağlar manyetik malzemeler .
Manyetik Malzemeler Nelerdir?
Dışarıdan uygulanan bir manyetik alana mıknatıslanan malzemeler, manyetik malzemeler olarak bilinir. Bu maddeler ayrıca mıknatısa çekildiklerinde mıknatıslanma elde ederler. Bu malzemelere örnek olarak; Demir, Kobalt ve Nikel.
Bu malzemeler manyetik olarak sert (veya) manyetik olarak yumuşak malzemeler olarak sınıflandırılır.
Manyetik olarak sert malzemeler, bir elektromıknatıs tarafından oluşturulan çok güçlü bir dış manyetik alan aracılığıyla mıknatıslanır. Bu malzemeler esas olarak, genellikle değişen miktarlarda demir, nikel, alüminyum, kobalt ve samaryum, neodimyum ve disprosyum gibi nadir toprak elementlerinden oluşan alaşımlardan yapılan kalıcı mıknatıslar oluşturmak için kullanılır.
Manyetik olarak yumuşak malzemeler, indüklenen manyetizma geçici olmasına rağmen çok kolay bir şekilde mıknatıslanır. Örneğin, kalıcı bir mıknatısa bir tornavida veya çiviyle vurursanız, o zaman geçici olarak mıknatıslanacak ve çok sayıda demir nedeniyle zayıf manyetik alanını üretecektir. atomlar dış manyetik alan yoluyla geçici olarak benzer bir yönde hizalanırlar.
Özellikler
Manyetik malzeme özellikleri fiziğin en temel kavramlarından biridir. Yani özellikler esas olarak; Aşağıda tartışılan paramanyetizma, ferromanyetizma ve antiferromanyetizma.
Paramanyetizma, bazı malzemelerin dışarıdan uygulanan bir manyetik alan tarafından zayıf bir şekilde çekildiği bir manyetizma türüdür. Uygulanan manyetik alan doğrultusunda iç ve indüklenen manyetik alanlar oluşturur. Paramanyetizmada eşleşmemiş elektronlar rastgele düzenlenir.
Ferromanyetizma, demir gibi bir malzemenin mıknatıslandığı ve bu aşama için harici bir manyetik alan içinde mıknatıslanmış kaldığı bir olgudur. Ferromanyetizmada eşlenmemiş elektronların tümü birbirine bağlıdır.
Antiferromanyetizma, esas olarak bitişik atomların (veya) iyonların manyetik momentleri ters yönlerde hizalandığında ortaya çıkan ve sıfır net manyetik momentle sonuçlanan bir tür manyetik düzendir. Yani bu davranış temel olarak komşu iyonlar veya atomlar arasındaki değişim etkileşiminden kaynaklanmaktadır; bu da sistemin enerjisini azaltmak için antiparalel hizalamaya yardımcı olur. Antiferromanyetik malzemeler genellikle belirli bir sıcaklık altında manyetik düzen sergilerler; Neel sıcaklığı. Bu sıcaklığın üzerindeki malzeme paramanyetik hale gelecek ve antiferromanyetik özelliğini kaybedecektir.
Manyetik Malzemeler Nasıl Çalışır?
Bu malzemeler, manyetik momentin, esas olarak malzemelerin özel performansından sorumlu olan, manyetik alanlar adı verilen belirli bir yöne yönlendirilebildiği küçük bölgelere sahiptir. Malzemelerin toplam enerjisine yalnızca anizotropi enerjisi, değişim enerjisi ve manyetostatik enerji katkıda bulunabilir. Manyetik malzemenin boyutu küçültüldüğünde malzemedeki çeşitli alanlar artar. Dolayısıyla manyeto-statik enerjideki azalma nedeniyle, daha fazla alan duvarı değişim ve anizotropi enerjisini artıracaktır. Böylece alanın boyutu manyetik malzemenin doğasını belirleyecektir.
Kritik süperparamanyetizma çapına kıyasla daha küçük parçacık çaplarına sahip bazı malzemeler için manyetik moment sabit değildir. Parçacığın çapı süperparamanyetizmanın kritik çapı ile tek alan arasında olduğunda, manyetik moment kararlı hale gelecektir.
Manyetik Malzeme Çeşitleri
Piyasada aşağıda tartışılan farklı türde manyetik malzemeler bulunmaktadır.
Paramanyetik Malzemeler
Bu malzemeler; kalay magnezyum, alüminyum ve çok daha fazlası. Bu malzemelerin bağıl geçirgenliği küçüktür ancak alüminyum gibi pozitif geçirgenliği: 1.00000065'tir. Bu malzemeler yalnızca çok güçlü bir manyetik alan üzerinde bulunduklarında mıknatıslanırlar ve manyetik alan yönünde performans gösterirler.
Dışarıdan güçlü bir manyetik alan sağlandığında, kalıcı manyetik dipoller onları uygulanan manyetik alan için kendilerine paralel hale getirir ve pozitif mıknatıslanmaya yükselir. Eğer dipol yönelimi uygulanan manyetik alana paralel ise tam değilse mıknatıslanma son derece küçüktür.
Diyamanyetik Malzemeler
Cıva, çinko, kurşun, tahta, bakır, gümüş, kükürt, bizmut vb. gibi bir mıknatıs aracılığıyla itilen bu malzemelere diyamanyetik malzemeler denir. Bu malzemeler birin biraz altında geçirgenliğe sahiptir. Örneğin bakır malzemenin geçirgenliği 0,000005, bizmut malzemenin geçirgenliği 0,00083 ve ahşap malzemenin geçirgenliği 0,9999995'tir.
Bu malzemeler son derece güçlü bir manyetik alana yerleştirildiğinde, bu malzemeler hafifçe mıknatıslanacak ve uygulanan manyetik alanın tersi yönde hareket edecektir. Bu tür malzemelerde, yörünge devrimi ve elektronların çekirdek etrafındaki eksenel dönüşü nedeniyle oluşan oldukça zayıf iki manyetik alan vardır.
Ferromanyetik Malzemeler
Manyetik alan tarafından güçlü bir şekilde çekilen bu tür malzemelere ferromanyetik malzemeler denir. Bu malzemelere örnek olarak; nikel, demir, kobalt, çelik vb. Bu malzemeler birkaç yüzden bine kadar değişen son derece yüksek geçirgenliğe sahiptir.
Bu malzemelerin içindeki manyetik dipoller, bireysel dipol düzenlemesinin önemli ölçüde mükemmel olduğu ve güçlü manyetik alanlar oluşturabildiği yerlerde, farklı alanlara basitçe düzenlenir. Genellikle bu alanlar rastgele düzenlenir ve her alanın manyetik alanı bir diğeri tarafından iptal edilir ve malzemenin tamamı mıknatıs davranışı göstermez.
Bu malzemelere harici bir manyetik alan sağlandığında, alanlar dış alanı destekleyecek şekilde kendilerini yeniden yönlendirecek ve çok güçlü bir iç manyetik alan oluşturacaktır. Dış alanın çıkarılmasıyla, alanların çoğu manyetik alan yönünde birleşmeyi bekler ve devam eder.
Dolayısıyla bu malzemelerin manyetik alanı, dış alan uzaklaşsa bile varlığını sürdürür. Yani bu ana özellik, günlük olarak kullandığımız Kalıcı mıknatısların üretiminde kullanılır. Kalıcı mıknatısların yapımında kullanılan malzemeler genellikle Demir, nikel, neodimyum, kobalt vb. gibi oldukça ferromanyetiktir.
Lütfen bu bağlantıya bakın Ferromanyetik Malzemeler .
Manyetik Hammaddeler
Genellikle dünya çapında kalıcı mıknatıslar farklı türde malzemelerden yapılır ve her malzeme farklı özelliklere sahiptir. Bu malzemeler başlıca; aşağıda tartışılan alniko, esnek kauçuk, ferrit, samaryum kobalt ve neodimyum.
Ferritler
Ferromanyetik ve ferromanyetik olmayan malzemeler arasında orta konumda yer alan özel ferromanyetik malzeme grubu, ferritler olarak bilinir. Bu malzemeler, yüksek geçirgenliğe sahip olan ve bir bağlayıcı reçine aracılığıyla karşılıklı olarak tutulan ince ferromanyetik malzeme parçacıklarına sahiptir. Ferritlerde, manyetik doygunlukları ferromanyetik malzemeler gibi yüksek olmasa da oluşan mıknatıslanma oldukça yeterlidir.
Bu malzemelerin üretimi pahalı değildir, bu da manyetik güçleriyle ilgilidir. Bunlar nadir toprak malzemeleriyle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha zayıftır ancak yine de birçok ticari uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu malzemeler korozyona ve manyetikliğin giderilmesine karşı dayanıklılık gibi bir güce sahiptir.
Neodimyum
Neodimyum çok nadir bir toprak elementidir ((Nd) ve atom numarası 60'tır. 1885 yılında Avusturyalı kimyager Carl Auer von Welsbach tarafından keşfedilmiştir. Bu malzeme bor, demir ve eser miktarda diğer elementlerle karıştırılmıştır. Praseodim ve disprosyum gibi çok güçlü manyetik malzeme olan Nd2Fe14b adı verilen ferromanyetik bir alaşım üretmek için Neodimyum mıknatıslar birçok endüstriyel ve modern ticari cihazda diğer türdeki malzemelerin yerini alır.
Alniko
Alüminyum, nikel ve kobaltın kısaltması 'alniko'dur; burada bu üç ana element çoğunlukla alniko manyetik malzeme oluşturmada kullanılır. Bu mıknatıslar, nadir toprak mıknatıslarına kıyasla çok güçlü kalıcı mıknatıslardır. Alnico mıknatıslar kalıcı mıknatıslarla değiştirilebilir motorlar , hoparlörler ve jeneratörler.
Samaryum Kobalt
Bu mıknatıslar 1970'lerin başında ABD Hava Kuvvetleri Malzeme Laboratuvarı tarafından geliştirildi. Samarium kobalt veya SmCo, aşağıdaki gibi sıra dışı toprak elementlerinin bir alaşımından yapılmış manyetik bir malzemedir; samaryum, sert metal kobalt, demir izleri, hafniyum, bakır, praseodim ve zirkonyum. Samaryum kobalt mıknatısları neodim gibi nadir toprak mıknatıslarıdır çünkü samaryum, neodim gibi benzer bir nadir toprak grubu elementinin bir elementidir.
Manyetik Malzemeler ve Manyetik Olmayan Malzemeler
Bu iki malzeme arasındaki farklar aşağıda tartışılmaktadır.
| Manyetik Malzemeler | Manyetik Olmayan Malzemeler |
| Mıknatısın çektiği maddelere manyetik maddeler denir. | Mıknatıs tarafından çekilmeyen malzemelere manyetik olmayan malzemeler denir. |
| Bu malzemelere örnek olarak; demir, kobalt ve nikel. | Bu malzemelere örnek olarak; plastik, kauçuk, tüy, paslanmaz çelik, kağıt, mika, gümüş, altın, deri vb. gösterilebilir. |
| Bu malzemelerin manyetik durumu, anti-paralel veya paralel düzenlemelerle birleştirilebilir, böylece bir dış manyetik alanın kontrolünde olduklarında manyetik alana tepki verebilirler. | Bu malzemelerin manyetik durumları gelişigüzel ayarlanabilmekte ve bu alanların manyetik hareketleri iptal edilmektedir. Bu nedenle manyetik alana tepki vermezler. |
| Bu malzemeler, bir mıknatıs aracılığıyla kolayca mıknatıslanabildikleri için kalıcı mıknatısların yapılmasına yardımcı olur. | Bu malzemeler mıknatısla mıknatıslanamaz. Yani hiçbir zaman mıknatıslanmış bir malzemeye dönüşemez. |
Karşılaştırmak
Farklı manyetik malzemeler arasındaki karşılaştırma aşağıda tartışılmaktadır.
| Malzeme Türü | Kompozisyon | Maksimum Çalışma Sıcaklığı | Sıcaklık katsayısı | Yoğunluk g/cm^3 |
| Ferrit | Demir oksit ve seramik malzemeler. | 180 oC | -%0,02 | 5g / cm^3 |
| Neodimyum | Esas olarak Neodimyum, bor ve demir. | 80 oC | %0,11 | 7.4g / cm^3 |
| Alniko | Temel olarak nikel, alüminyum, demir ve kobalt. | 500 oC | -%0,2 | 7.3g / cm^3 |
| Manyetik Kauçuk | Baryum/Stronsiyum gücü ve PVC veya Sentetik Kauçuk. | 50 oC | %0,2 | 3.5 gram / cm^3 |
| Samaryum Kobalt | Esas olarak Samaryum ve Kobalt | 350 oC | %0,11 | 8.4 gram / cm^3 |
Uygulamalar
manyetik malzemelerin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Bunlar elektrik kullanan cihazlarda elektrik üretmek ve dağıtmak için kullanılır.
- Ses, video kaset ve bilgisayar disklerinde veri depolamak için kullanılırlar.
- Bu malzemeler yaşamda, üretimde, milli savunma bilim ve teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Güç teknolojisinde farklı transformatör ve motorlar, elektronik teknolojisinde farklı manyetik bileşenler ve mikrodalga tüpleri, haberleşme teknolojisinde yoğunlaştırıcılar ve filtreler, milli savunma teknolojisinde elektromanyetik silahlar, ev aletleri ve manyetik mayınların imalatında kullanılmaktadır.
- Bunlar maden ve jeolojik keşiflerde, okyanus keşiflerinde ve enerji, bilgi, uzay ve biyoloji alanlarındaki yeni teknolojilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Bu materyaller elektronik teknolojisi alanında ve diğer bilim ve teknoloji alanlarında önemli bir rol oynamaktadır.
- Bunlar elektronik, tıp, elektrik mühendisliği vb. alanlarda geçerlidir.
- Bunlar elektrik motorları, transformatörler ve jeneratörler gibi elektronik ve elektrikli cihazların imalatında kullanılır.
- Bunlar; manyetik depolama cihazları üretiminde kullanılmaktadır; disketler, sabit disk sürücüleri ve manyetik bant.
- Bu tür malzemeler manyetik sensör üretiminde; Hall etkisi sensörleri, manyetik alan sensörleri ve manyetodirençli sensörler.
- Bunlar; MRI makineleri, kalp pilleri ve implante edilebilir ilaç dağıtım sistemleri.
- Bunlar, manyetik parçacıkları manyetik olmayan parçacıklardan ayırmak için kullanılan manyetik ayırma yöntemlerinde kullanılır.
- Bu malzemeler yenilenebilir enerji üretiminde; hidroelektrik santraller ve rüzgar türbinleri.
Böylece bu manyetiklere genel bakış malzemeler, çeşitleri, farklılıkları, malzemelerin karşılaştırılması ve uygulamaları. İşte size bir soru; mıknatıs nedir?
