Μαγνητικές ιδιότητες κοινών υλικών αποκαλύπτονται: Μαγνήτες: Τι δεν γνωρίζατε ποτέ
Ενδιαφέρουσα έναρξη
Έχετε ποτέ σταματήσει να σκέφτεστε τα υλικά που μας περιβάλλουν και τι τα κάνει να συμπεριφέρονται με ορισμένους τρόπους; Από τον τρόπο με τον οποίο η οθόνη του φορητού σας υπολογιστή κολλάει στο ψυγείο με τη μαγνητική του θήκη, μέχρι τον τρόπο με τον οποίο το σάρωθρο της πιστωτικής σας κάρτας αλληλεπιδρά με την πιστωτική σας κάρτα, οι μαγνητικές ιδιότητες παίζουν ζωτικό ρόλο στην καθημερινή μας ζωή. Σε αυτό το άρθρο, θα εμβαθύνουμε στις μαγνητικές ιδιότητες κοινών υλικών που μπορεί να σας εκπλήξουν.
Εξερεύνηση σε βάθος (υπότιτλοι H2)
Χάνουν κάποια υλικά τις μαγνητικές τους ιδιότητες με την πάροδο του χρόνου;
Οι περισσότεροι άνθρωποι θα εκπλαγούν αν μάθουν ότι ορισμένα υλικά υφίστανται αλλαγές στις μαγνητικές τους ιδιότητες με την πάροδο του χρόνου. Αυτό μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα σε εφαρμογές όπου η μαγνητική συμπεριφορά είναι απαραίτητη. Ένα από τα πιο συνηθισμένα παραδείγματα είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας. Εκτεθειμένος σε θερμότητα, ο ανοξείδωτος χάλυβας υφίσταται μια διαδικασία γνωστή ως μαγνητική ανόπτηση. Δεδομένου ότι η διαδικασία ανόπτησης μπορεί να μειώσει σημαντικά τη μαγνητική ισχύ του χάλυβα, πολλοί κατασκευαστές λαμβάνουν προφυλάξεις για τη θέρμανση των αντικειμένων σε ατμόσφαιρα που ελαχιστοποιεί αυτές τις παρεμβολές. Ομοίως, σε κράματα αλουμινίου, στοιχεία όπως ο χαλκός ή ο ψευδάργυρος μπορούν να μειώσουν τη συνολική αντοχή τους αλλάζοντας τις μαγνητικές ιδιότητες με την πάροδο του χρόνου.
Πώς αποτρέπουμε την απώλεια των μαγνητικών ιδιοτήτων του ανοξείδωτου χάλυβα;
Οι κατασκευαστές έχουν μερικές στρατηγικές για να αντιμετωπίσουν αυτό το φαινόμενο. διεργασίες, τα οποία μειώνουν σημαντικά την επίδραση της θέρμανσης στις μεταβολές των μαγνητικών ιδιοτήτων. Επιπλέον, οι ερευνητές μελετούν άλλες εναλλακτικές λύσεις στις οποίες μια μικρή ποσότητα πρόσθετων μειώνει δραστικά την επιδεκτικότητα. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας περίπτωσης έδειξαν νέα δείγματα χάλυβα με την προσθήκη συνδυασμών Fe-Co. Αν και έχουν τις προκλήσεις τους και σημαντική πολυπλοκότητα στις περαιτέρω διαδικασίες κατασκευής, τα υλικά αυτά λειτουργούν πιο όμορφα από πολλά παραδοσιακά υλικά.
Είναι οι τύποι χάλυβα εξίσου μαγνητικοί;
Δεν αντιδρούν όλοι οι τύποι χάλυβα με τον ίδιο τρόπο όταν εκτίθενται σε μαγνητικά πεδία. Άλλες μεταβλητές που υπαγορεύουν πόσο ισχυρά μαγνητίζεται ένας χάλυβας, που κυμαίνονται από την περιεκτικότητά του σε άνθρακα έως τις παραλλαγές του κράματος, παίζουν σημαντικό ρόλο. Γενικά, ο προστίθεται στον χάλυβα περισσότερο εξευγενισμένος άνθρακας, τόσο ασθενέστερος είναι ο εγγενής μαγνητισμός και η μαγνητική του δύναμη. Αυτό κάνει τον καθαρό χάλυβα σιδηρομαγγανίου να παρουσιάζει περισσότερες μαγνητικές ιδιότητες. Ο άνθρακας συνήθως χρειάζεται πολύ χρόνο για να εγκατασταθεί στον μοριακό ιστό, μειώνοντας τη δύναμη και τη συνολική επιδεκτικότητα σημαντικά ταχύτερα. Κατά συνέπεια, το καθαρό μαγγάνιο δεν είναι πολύ μαγνητισμένο στις σύγχρονες εφαρμογές, ενώ ο χάλυβας είναι λιγότερο ισχυρός, εκτός αν τροποποιηθεί περαιτέρω.
Πώς μετράμε τα επίπεδα μαγνητισμού του χάλυβα;
Η μαγνητική δύναμη εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητά της να αντιδρά σε μια εξωτερική πηγή πεδίου, παρουσιάζοντας μια ισχύ που μετριέται σε Oersteds και άλλες φυσικές μονάδες. Για να αποκτήσουν και να ποσοτικοποιήσουν την αποτελεσματική μαγνητική επιδεκτικότητα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μεθόδους ακριβούς αξιολόγησης του σιδηρομαγνητισμού των υλικών. Όσο πιο συνεπής είναι η απόδοση, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή της επιδεκτικότητας.
Παράγοντες που καθιστούν τα υλικά λιγότερο μαγνητικά
- Τα πετρώματα μαγνητίτη είναι πολύ λιγότερο μαγνητικά από ορισμένες μαγνητικές χρωστικές ή ειδικά είδη οξειδίου του σιδήρου.
- Παρουσία του Μαγνήσιο μπορεί να έχει διάφορες απρόβλεπτες συνέπειες. Συνήθως, μπορούν να κάνουν την επιφάνεια να φαίνεται κάπως πιο γλιστερή στην αφή.
- Γενικά, άλλα σπάνια στοιχεία μειώνουν φυσιολογικά τις σιδηρομαγνητικές ιδιότητες, όταν ενσωματώνονται σε κοινά κράματα χάλυβα.
Μαγνητικό μέταλλο, ένας συνεχιζόμενος γρίφος
Γιατί τα μη σθεναρά στοιχεία που βρίσκονται στα μαγνητικά μέταλλα είναι τόσο λίγα;
Η μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων είναι περίπλοκη, καθώς συχνά η επίδραση ενός συγκεκριμένου μη σιδηρούχου υλικού ποικίλλει απρόβλεπτα με βάση τον μοριακό συνδυασμό μη κοινών στοιχείων σε ένα κράμα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες καταφεύγουν στην εργαστηριακή μελέτη και σε ενδελεχή πειράματα για τον εντοπισμό άγνωστων χαρακτηριστικών, χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο μείγμα χημικών προσθέτων που δρουν παρόμοια ως πιθανοί καταλύτες.