Szybki przewodnik po magnesach

Magnesy są wszędzie—od drzwi lodówek po turbiny wiatrowe—ale z czego tak naprawdę są zrobione i dlaczego niektóre metale przyciągają, a inne nie?

Magnesy są wykonane z materiałów, które mogą wytwarzać pole magnetyczne, zazwyczaj metali takich jak żelazo, nikiel czy kobalt, albo stopów zawierających te pierwiastki. Przyciągają tylko określone rodzaje metali.

Magnes przyciągający metal

Magnes przyciągający metal

Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego spinacz biurowy przyczepia się do magnesu, a złoty pierścionek nie, ten przewodnik wszystko wyjaśnia. Pracuję z magnesami od ponad 15 lat i pokażę ci, co czyni metal magnetycznym i jak go łatwo rozpoznać.

Z czego zrobiony jest naturalny magnes?

Magnesy nie muszą być sztucznie wytwarzane, aby istnieć—niektóre występują naturalnie. Ale co czyni je wyjątkowymi?

Naturalne magnesy są wykonane z magnetytu, rodzaju minerału tlenku żelaza. Występuje naturalnie i ma właściwości magnetyczne dzięki ułożeniu atomów żelaza.

Magnes naturalny przyciąga metal

Naturalny magnes

Czym jest magnetyt i dlaczego jest magnetyczny?

Magnetyt (Fe₃O₄) jest najbardziej znanym naturalnie występującym materiałem magnetycznym. Powstaje w skałach magmowych i metamorficznych i był używany od wieków, nawet przez starożytnych nawigatorów w formie magnesów naturalnych.

Magnetyt jest magnetyczny dzięki swojej unikalnej strukturze krystalicznej. Zawiera zarówno jony Fe²⁺, jak i Fe³⁺. Nierównoważne elektrony w tych jonach żelaza układają się w sposób, który tworzy spontaniczne pole magnetyczne.

Nie wszystkie skały zawierające żelazo są magnetyczne. Struktura krystaliczna i układ atomów są równie ważne co same pierwiastki.

Materiał Magnetyczny? Naturalny? Uwagi
Magnetyt Tak Tak Naturalnie magnetyczny tlenek żelaza
Hematyt No Tak Zawiera żelazo, ale nie jest magnetyczny
Żelazo (metal) Tak No Staje się magnetyczne po przetworzeniu

Zrozumienie naturalnych magnesów pomaga docenić, jak magnesy przemysłowe są zaprojektowane, aby naśladować i wzmacniać te naturalne właściwości.

Jakie są składniki magnesu?

Nie wszystkie magnesy są takie same. Co wchodzi w skład typowego magnesu przemysłowego?

Większość magnesów wykonana jest z ferromagnetycznych metali, takich jak żelazo, nikiel i kobalt, lub rzadkich metali ziem rzadkich, takich jak neodym czy samarium. Wybór materiałów zależy od zastosowania magnesu.

Porównanie popularnych typów i materiałów magnesów

Istnieje wiele rodzajów magnesów, z różnymi „składnikami” lub bazowymi materiałami. Poniżej najczęstsze:

Typ magnesu Kluczowe materiały Siła Odporność na temperaturę Koszt
Neodym (NdFeB) Neodym, żelazo, bor Bardzo silny Umiarkowana Wysoki
Samarium Kobalt Samarium, kobalt Silny Bardzo wysoka Bardzo wysoka
Alnico Aluminium, nikiel, kobalt Umiarkowana Wysoki Średni
Ferryt (Ceramiczny) Tlenek żelaza, baryt/sront Niska do średniej Wysoki Niska

Pracowałem ze wszystkimi tymi typami. Magnesy neodymowe są najbardziej powszechne ze względu na swoją moc, szczególnie w małych rozmiarach. Ale jeśli Twój projekt wymaga odporności na wysoką temperaturę — na przykład w motoryzacji lub lotnictwie — lepszym wyborem może być samarium-kobalt.

Każdy składnik jest starannie wybierany i przetwarzany, aby podczas produkcji ułożyć domeny magnetyczne. Bez tego kroku, nawet żelazo nie zachowa się jak magnes.

Wnioski

Zrozumienie, co czyni magnesy magnetycznymi, pomaga wybrać odpowiedni materiał do Twojego zastosowania, czy to silnik, czujnik, czy coś prostego, jak magnes na lodówkę.