Стални магнети , познати и као тврде магнете, су материјали који задржавају свој магнетизам током дугих периода без потребе за спољном магнетном пољем. Ова способност одржавања магнетизма резултат је њихове јединствене унутрашње структуре и физички принципи који регулишу магнетне материјале. Разумевање колико трајни магнети чувају њихов магнетизам захтева истраживање њиховог понашања атомске и домена, као и науке о материјалима који стоје иза њиховог дизајна.
Магнетизам атомског нивоа
На атомском нивоу магнетизам произлази из кретања електрона. Електрони имају две врсте кретања: орбитално кретање око језгра и кренути кретање око сопствене осе. Оба покрета стварају сићушна магнетна поља, познате као магнетни тренуци. У већини материјала ови магнетни тренуци су насумично оријентисани, отказујући једни друге и резултирају нето магнетизмом. Међутим, у феромагнетским материјалима (као што су гвожђе, никл и кобалт), магнетни тренуци суседних атома поравнавају се у истом правцу, стварајући регионе нето магнетном пољем.
Магнетни домени
У феромагнетским материјалима, поравнање атомских магнетних тренутака није уједначено у целом материјалу. Уместо тога, материјал је подељен на мале регије које се називају магнетни домени. У оквиру сваког домена, магнетни тренуци су поравнати у истом правцу, дајући домен нето магнетно поље. Међутим, у нечасничкој држави, сами домени су насумично оријентисани, па материјал у целини не показује нето магнетно поље.
Када се на феромагнетски материјал наноси спољни магнетно, домене које су поравнате са пољем расте у величини, док они који нису усклађени. Овај процес је познат као покрет зида домена. Ако је спољно поље довољно снажно, може узроковати да се сви домени поравнају у истом правцу, што резултира нето магнетним пољем за цео материјал. Једном када се спољни поље уклони, домене остају поравнати због високе присилности материјала, што је отпорност на демагнетизовано. Ово поравнање је оно што трајним магнетима даје способност да задрже магнетизам.
Хистереза и присилност
Способност сталног магнета за одржавање магнетизма уско је повезана са својом хистеризном петљом, што је графикон који приказује однос између снаге магнетног поља (х) и густина магнетни ток (б) у материјалу. Лооп хистерезе илуструје како материјал реагује на спољни магнетно поље и како задржава магнетизацију након уклањања поља.
Кључна карактеристика петље хистерезе је присилност, која је количина обрнутог магнетног поља потребно за смањење магнетизације материјала на нулу. Стални магнети имају високу присилну, што значи да је потребно снажно обрнуто поље за демагнетизе. Ова висока присила резултат је кристално структуре материјала и присуство оштећења или нечистоћа који су на месту домена на месту, спречавајући их да лако превладају.
Састав материјала и микроструктуре
Могућност трајне магнетне магнета за задржавање магнетизма утиче и његова материјална састава и микроструктура. Заједнички трајни магнетни материјали укључују феритете, алански (алуминијум-никл-кобалт) и магнети у ретким земљама као што су неодимијум-гвожђе-борон (НДФЕБ) и Самаријум-Кобалт (СМЦО). Ови материјали имају високу магнетну анизотропију, што значи да њихови магнетни тренуци радије поравнају по специфичним кристалографским правцима. Ова анисотропија, у комбинацији са финоззрнатом микроструктуром, помаже да се на место закључа домена, осигуравајући да магнет задржа магнетизам чак и у непостојању спољног поља.
Фактори заштите животне средине
Док су трајни магнети дизајнирани да одржавају свој магнетизам, одређени фактори заштите животне средине могу утицати на њихов рад. На пример, високе температуре могу проузроковати да топлотна енергија поремети поравнање магнетних домена, што доводи до губитка магнетизма. Овај праг температуре познат је као температура Цурие, изнад које материјал губи феромагнетна својства. Механички удар, корозија и изложеност јаким спољним магнетним пољима такође могу да деградирају перформансе магнета током времена.
Закључак
Стални магнети одржавају свој магнетизам због поравнања магнетних домена унутар своје структуре, високе присилности и материјална својства која закључавају ове домене на месту. Интерплаи магнетних тренутака атомског нивоа, понашања домена и материјалне науке осигурава да трајни магнети могу задржати своје магнетно поље током дугих периода. Међутим, на њиховом учинку могу утицати фактори животне средине, истичући важност одабира праве материјала и дизајна за одређене апликације. Како се технологија напредује, развој нових магнетних материјала са још већом присилном и топлотном стабилношћу и даље шири могућности за трајне магнете у разним индустријама.
СДМ Магнетицс је један од најтеже интегративнијих произвођача магнета у Кини. Главни производи: Стални магнет, Неодимијум магнети, статор мотора и ротор, сензор резолуције и магнетне склопове.
