Diamagneettinen vs paramagneettinen

Tiesitkö, että kaikki materiaalit eivät käyttäydy samalla tavalla magneettikentässä? Jotkut vetäytyvät sisään, toiset työntyvät pois. Tutkitaan miksi.

Ero diamagneettisten ja paramagneettisten materiaalien välillä on niiden magneettisessa herkkyydessä ja siinä, miten ne reagoivat ulkoisiin magneettikenttiin.

Diamagneettinen vs paramagneettinen

Diamagneettinen vs paramagneettinen （kuva ChemTalkilta）

Molemmilla tyypeillä on tärkeä rooli tieteessä ja teknologiassa – niiden käyttäytymisen ymmärtäminen auttaa materiaalien valinnassa magneetteihin, antureihin ja suojauksiin.

Mikä on ero diamagneettisen ja paramagneettisen magneettikentän välillä?

Asetat kaksi materiaalia samaan magneettikenttään. Toinen liikkuu sitä kohti, toinen poispäin. Mitä tapahtuu?

Paramagneettiset materiaalit vetäytyvät heikosti ulkoisiin magneettikenttiin, kun taas diamagneettiset materiaalit hylkivät niitä hieman.

Fysiikan ymmärtäminen taustalla

Vertailkaamme perusominaisuuksia:

Ominaisuus Paramagneettinen Diamagneettinen
Magneettinen vaste Heikko vetovoima Heikko hylkiminen
Magneettiset momentit Parittomat elektronit (nettomomentti) Parilliset elektronit (ei nettomomenttia)
Kentän induktion suunta Sama kuin ulkoinen kenttä Vastakkainen ulkoiselle kentälle
Magnetinen herkkyys Pieni ja positiivinen Negatiivinen
Säilyttääkö magneettisuuden? No No
Esimerkkimateriaalit Alumiini, titaani, happi Kupari, bismutti, kvarts

Päivittäisessä työssäni magneettikokoonpanojen parissa olen nähnyt asiakkaiden virheellisesti valitsevan kuparin (diamagnetinen), kun he odottivat kentän vahvistumista – se suojasi magneettikenttää vahvistamisen sijaan. Siksi oikean tyypin valinta on tärkeää.

Kumpi on magneettisempi, paramagneettinen vai diamagneettinen?

Jos vertaamme kahta, kumpi osoittaa enemmän ”magneettisuutta”?

Paramagneettiset materiaalit ovat magneettisempia kuin diamagneettiset, koska ne vetäytyvät ulkoisiin magneettikenttiin, kun taas diamagneettiset materiaalit hylkivät niitä.

Magnetisen voiman ja käytön vertailu

Paramagneettisilla materiaaleilla on parittomia elektroneja, jotka asettuvat magneettikenttien suuntaan – vaikka vaikutus on pieni. Tämä käyttäytyminen tekee niistä hyödyllisiä esimerkiksi magneettikuvauksessa ja magneettisessa tunnistuksessa.

Diamagneettiset materiaalit puolestaan vastustavat magneettikenttää. Ne luovat kentän vastakkaiseen suuntaan, mikä johtaa hylkimiseen. Tämä vaikutus on vielä heikompi, mutta vakaa ja ennustettava – täydellinen magneettiseen suojaukseen ja leijutuskokeisiin.

Käyttäytyminen Paramagneettinen Diamagneettinen
Herkkyys ~10⁻⁵ - 10⁻³ ~-10⁻⁶ - -10⁻⁵
Kentän vaste Suuntautuu kentän mukaan Vastustaa kenttää
Sovellustyyppi Vahvistaa magneettisia vaikutuksia Suojaa tai hylkii kenttiä
Käyttötapaukset MRI-kontrastiaineet, anturit Magneettinen leijunta, suojaus

Yhdessä ilmailualan anturisovelluksessa suosittelin vaihtamaan messinkiin (pääosin diamagneettinen) alumiiniin (paramagneettinen) hienovaraisen mutta johdonmukaisen kentän vahvistuksen saavuttamiseksi. Muutos paransi signaalin selkeyttä 12%.

Yhteenveto

Diamagneettiset materiaalit työntyvät pois magneettikentistä; paramagneettiset materiaalit vetäytyvät kevyesti sisään. Toinen suojaa, toinen vahvistaa. Oikean valinta voi tehdä suunnittelustasi onnistuneen tai epäonnistuneen.