Kaikilla materiaaleilla ja aineilla on jonkinlaisia magneettisia ominaisuuksia, jotka on lueteltu tarkemmin tässä artikkelissa. Normaalisti sanaa "magneettiset materiaalit" käytetään kuitenkin vain ferromagneettisista materiaaleista (kuvaus alla). Materiaalit voidaan luokitella seuraaviin luokkiin niiden osoittamien magneettisten ominaisuuksien perusteella. Kaksi yleisintä magnetismin tyyppiä ovat diamagnetismi ja paramagnetismi, jotka kattavat suurimman osan alkuaineiden jaksollisesta järjestelmästä huoneenlämmössä. Näitä alkuaineita kutsutaan yleensä ei-magneettisiksi, kun taas niitä, joita kutsutaan magneettisiksi, luokitellaan itse asiassa ferromagneettisiksi. Ainoa muu huoneenlämmössä puhtaissa alkuaineissa havaittu magnetismin tyyppi on antiferromagnetismi. Lopuksi, magneettiset materiaalit voidaan luokitella myös ferrimagneettisiksi, vaikka tätä ei havaita missään puhtaassa alkuaineessa, vaan ainoastaan yhdisteissä, kuten sekaoksideissa, jotka tunnetaan ferriitteinä, joista ferrimagnetismi on saanut nimensä. Magneettisen suskeptibiliteetin arvo kuuluu tietylle alueelle kullekin materiaalityypille.

Materiaalit, jotka eivät voimakkaasti vetäydy magneetin puoleen, tunnetaan paramagneettisina materiaaleina. Esimerkiksi: alumiini, tina, magnesium jne. Niiden suhteellinen permeabiliteetti on pieni, mutta positiivinen. Esimerkiksi alumiinin permeabiliteetti on: 1,00000065. Tällaiset materiaalit magnetoituvat vain, kun ne asetetaan erittäin voimakkaaseen magneettikenttään, ja ne vaikuttavat magneettikentän suuntaan.

Paramagneettisilla materiaaleilla on yksittäisiä atomidipoleja, jotka ovat suuntautuneet satunnaisesti alla olevan kuvan mukaisesti:

Tuloksena oleva magneettinen voima on siksi nolla. Kun kohdistetaan voimakas ulkoinen magneettikenttä, pysyvät magneettiset dipolit suuntaavat itsensä yhdensuuntaisesti kohdistetun magneettikentän kanssa ja aiheuttavat positiivisen magnetoitumisen. Koska dipolien suuntautuminen yhdensuuntaisesti kohdistetun magneettikentän kanssa ei ole täydellistä, magnetoitumisaste on hyvin pieni.

Materiaalit, jotka hylkivät magneettia, kuten sinkki, elohopea, lyijy, rikki, kupari, hopea, vismutti, puu jne., tunnetaan diamagneettisina materiaaleina. Niiden permeabiliteetti on hieman pienempi kuin yksi. Esimerkiksi vismutin suhteellinen permeabiliteetti on 0,00083, kuparin 0,000005 ja puun 0,9999995. Ne magnetoituvat hieman, kun ne asetetaan erittäin voimakkaaseen magneettikenttään, ja ne vaikuttavat vastakkaiseen suuntaan kuin kohdistettu magneettikenttä.

Diamagneettisissa materiaaleissa kaksi suhteellisen heikkoa magneettikenttää, jotka johtuvat elektronien kiertoliikkeestä ja aksiaalisesta pyörimisestä ytimen ympäri, ovat vastakkaisiin suuntiin ja kumoavat toisensa. Niissä ei ole pysyviä magneettisia dipoleja. Diamagneettisilla materiaaleilla on hyvin vähän tai ei lainkaan sovelluksia sähkötekniikassa.

Diamagneettisessa materiaalissa atomeilla ei ole nettovääntömomenttia, kun ulkoista kenttää ei ole. Ulkoisen kentän (H) vaikutuksesta pyörivät elektronit prekessoivat, ja tämä liike, joka on eräänlainen sähkövirta, tuottaa magnetoitumisen (M) vastakkaiseen suuntaan kuin ulkoinen kenttä. Kaikilla materiaaleilla on diamagneettinen vaikutus, mutta usein diamagneettinen vaikutus peittyy suuremman paramagneettisen tai ferromagneettisen termin alle. Suskeptibiliteetin arvo on lämpötilasta riippumaton.

Materiaalit, jotka vetäytyvät voimakkaasti magneettikentän tai magneetin puoleen, tunnetaan ferromagneettisina materiaaleina, esim. rauta, teräs, nikkeli, koboltti jne. Näiden materiaalien permeabiliteetti on erittäin korkea (vaihtelee sadoista tuhansiin).

Elektronien kiertoliikkeen ja elektronien spinin vastakkaiset magneettiset vaikutukset eivät kumoa toisiaan tällaisen materiaalin atomissa. Jokaisesta atomista on suhteellisen suuri osuus, joka auttaa sisäisen magneettikentän muodostumisessa, joten kun materiaali asetetaan magneettikenttään, sen arvo kasvaa moninkertaiseksi verrattuna arvoon, joka oli vapaassa tilassa ennen materiaalin asettamista sinne.

Sähkötekniikan kannalta riittää, että materiaalit luokitellaan yksinkertaisesti ferromagneettisiksi ja ei-ferromagneettisiksi materiaaleiksi. Jälkimmäisiin kuuluvat materiaalit, joiden suhteellinen permeabiliteetti on käytännössä yhtä suuri kuin yksi, kun taas edellisillä on suhteellinen permeabiliteetti monta kertaa suurempi kuin yksi. Paramagneettiset ja diamagneettiset materiaalit kuuluvat ei-ferromagneettisiin materiaaleihin.

3.1 Pehmeät ferromagneettiset materiaalit

Niillä on korkea suhteellinen permeabiliteetti, alhainen koersitiivivoima, ne magnetoituvat ja demagnetoituvat helposti ja niillä on erittäin pieni hystereesi. Pehmeitä ferromagneettisia materiaaleja ovat rauta ja sen erilaiset seokset materiaalien, kuten nikkelin, koboltin, volframin ja alumiinin, kanssa. Magnetoituvuuden ja demagnetoituvuuden helppous tekee niistä erittäin sopivia sovelluksiin, joissa magneettivuon muutos on mukana, kuten sähkömagneeteissa, sähkömoottoreissa, generaattoreissa, muuntajissa, induktoreissa, puhelinvastaanottimissa, releissä jne. Ne ovat myös hyödyllisiä magneettiseen suojaamiseen. Niiden ominaisuuksia voidaan parantaa huomattavasti huolellisella valmistuksella ja kuumentamalla ja hitaalla hehkutuksella, jotta saavutetaan korkea kristallipuhdasaste. Suuri magneettinen momentti huoneenlämmössä tekee pehmeistä ferromagneettisista materiaaleista erittäin hyödyllisiä magneettipiireille, mutta ferromagneetit ovat erittäin hyviä johtimia ja kärsivät energiahäviöistä niissä syntyvistä pyörrevirroista. Lisäksi energiahäviöitä aiheutuu siitä, että magnetoituminen ei etene tasaisesti vaan pieninä hyppyinä. Tätä häviötä kutsutaan magneettiseksi jäännöshäviöksi, ja se riippuu puhtaasti muuttuvan vuon tiheyden taajuudesta eikä sen suuruudesta.

3.2 Kovat ferromagneettiset materiaalit

Niillä on suhteellisen alhainen permeabiliteetti ja erittäin korkea koersitiivivoima. Niitä on vaikea magnetoida ja demagnetoida. Tyypillisiä kovia ferromagneettisia materiaaleja ovat kobolttiteräs ja erilaiset koboltin, alumiinin ja nikkelin ferromagneettiset seokset. Ne säilyttävät suuren osan magnetoitumisestaan ja niillä on suhteellisen suuri hystereesihäviö. Ne soveltuvat erittäin hyvin käytettäväksi kestomagneetteina kaiuttimissa, mittauslaitteissa jne.

Ferriitit ovat erityinen ferromagneettisten materiaalien ryhmä, jotka ovat ferromagneettisten ja ei-ferromagneettisten materiaalien välissä. Ne koostuvat erittäin hienoista ferromagneettisen materiaalin hiukkasista, joilla on korkea permeabiliteetti, ja niitä pidetään yhdessä sideainehartsin avulla. Ferriiteissä syntyvä magnetoitumisaste on riittävän suuri, jotta sillä olisi kaupallista arvoa, mutta niiden magneettinen kyllästys ei ole yhtä korkea kuin ferromagneettisilla materiaaleilla. Kuten ferromagneettisten materiaalien tapauksessa, ferriitit voivat olla pehmeitä tai kovia ferriittejä.

4.1 Pehmeät ferriitit

Keraamiset magneetit, joita kutsutaan myös ferromagneettisiksi keramiikoiksi, on valmistettu rautaoksidista, Fe2O3, johon on lisätty yksi tai useampi divalenttinen oksidi, kuten NiO, MnO tai ZnO. Näillä magneeteilla on neliömäinen hystereesikäyrä, ja niiden korkea resistanssi ja demagnetisaatioarvot ovat arvostettuja tietokoneiden magneeteissa, joissa halutaan korkea resistanssi. Ferriittien suuri etu on niiden korkea resistiivisyys. Kaupallisten magneettien resistiivisyys voi olla jopa 10^9 ohm-cm. Vaihtuvista kentistä johtuvat pyörrevirrat vähenevät siten minimiin, ja näiden magneettisten materiaalien käyttöalue laajenee korkeille taajuuksille, jopa mikroaalloille. Ferriittejä valmistetaan huolellisesti sekoittamalla jauhettuja oksideja, puristamalla ja sintraamalla korkeassa lämpötilassa. Korkeataajuiset muuntajat televisioissa ja taajuusmoduloiduissa vastaanottimissa valmistetaan lähes aina ferriittisydämillä.

4.2 Kovat ferriitit

Nämä ovat keraamisia pysyviä magneettisia materiaaleja. Tärkein koviin ferriitteihin kuuluva ryhmä koostuu perusyhdisteestä MO.Fe2O3, jossa M on barium(Ba)-ioni tai strontium(Sr)-ioni. Näillä materiaaleilla on kuusikulmainen rakenne, ja ne ovat edullisia ja tiheydeltään alhaisia. Kovia ferriittejä käytetään generaattoreissa, releissä ja moottoreissa. Elektronisissa sovelluksissa ne toimivat magneetteina kaiuttimissa, puhelimen soitinmagneetteina ja vastaanottimissa. Niitä käytetään myös oven sulkijoiden kiinnityslaitteissa, tiivisteissä, lukkoissa ja useissa lelujen malleissa.

Alkuperäinen lähde: https://electronicspani.com/types-of-magnetic-materials/

NBAEM on ammattimainen magneettimateriaalien toimittaja Kiinasta. Olemme vieneet räätälöityjä magneettimateriaaleja yli kymmenen vuoden ajan. Tarjoamme laadukkaita tuotteita ja korkeatasoisen palvelun. Jos etsit magneettimateriaalien hankintaa tai jos sinulla on kysymyksiä magneettituotteiden tuonnin aikana Kiinasta, voit ottaa meihin yhteyttä suoraan.