Ang magnetic anisotropy ay nangangahulugang ang isang materyal ay may pinapaborang direksyon para sa mga magnetic na sandigan nito kapag naglalapat ka ng magnetic field dito. Sa mas simpleng salita, nangangahulugan ito na ang paraan ng pagturo ng isang materyal ay nakakaapekto sa kung paano ito kumikilos sa magnetismo. Ang ilang mga materyal ay nais na maging magnetized nang mas madalas sa isang direksyon kaysa sa iba. Tinatawag natin itong “madaling” axis. Hindi nila nais na ma-magnetize sa ibang mga direksyon.

Sanhi ng Magnetic Anisotropy

May ilang mga bagay na nagdudulot ng magnetic anisotropy.

  1. Estruktura ng Kristal: Ang simetrya ng lattice ng kristal ng isang materyal ay maaaring lumikha ng isang madaling axis. Madalas na nais ng mga cubic na materyal na ituro ang kanilang magnetization sa kahabaan ng diagonal ng katawan. Ang mga non-cubic na materyal ay nais na ituro ang kanilang magnetization sa ilang mga axis ng kristal. Tinatawag natin itong magnetocrystalline anisotropy. Ito lamang ang likas na sanhi ng anisotropy dahil nagmumula ito sa estruktura ng materyal.
  2. Anisotropy ng Hugis: Kapag mayroon kang mga hindi spherical na bagay tulad ng manipis na pelikula o maliliit na partikulo, maaari kang makakuha ng anisotropy dahil sa mga epekto sa ibabaw o gilid. Ang hugis ng materyal ay nakakaapekto kung paano ito tumutugon sa isang panlabas na magnetic na field. Ang mga demagnetizing na larangan ay iba-iba depende sa kung aling paraan mo sinusukat ang mga ito.
  3. Spin-Orbit Coupling: Ang interaksyon sa pagitan ng spin ng mga elektron at ang galaw ng mga elektron sa paligid ng nucleus ay maaaring magpataas na ang magnetization ay nais na ituro sa isang tiyak na direksyon.
  4. Magnetoelastic Anisotropy: Kung maglalagay ka ng mekanikal na strain o tensyon sa isang materyal, maaari mong baguhin kung paano ito kumikilos sa magnetismo.
  5. Exchange Anisotropy:Ito ay may kaugnayan sa mga interaksyon sa pagitan ng mga magnetic na sandigan sa mga materyal. Kapag mayroon kang mga ferromagnetic at antiferromagnetic na materyal na magkakasama, maaaring maapektuhan ng layer ng antiferromagnetic ang paraan ng pag-uugali ng magnetization sa layer ng ferromagnetic.
  6. Doping at Impurities: Maaaring sadyang magpasok ng mga impurities o depekto sa isang materyal upang baguhin ang estruktura nito sa elektroniko, na maaaring makaapekto sa kung paano ito kumikilos sa magnetismo at sa kanyang anisotropy.
  7. Pag-igting: Kapag mekanikal mong binabago ang isang materyal, binabago mo ang simetrya ng estruktura ng kristal nito. Ang pagbabago na ito ay maaaring magbago kung saan matatagpuan ang madaling axis at kung paano ito kumikilos sa magnetismo.

 

Mga Uri ng Magnetic Anisotropy

May ilang iba't ibang uri ng magnetic anisotropy.

  1. Crystalline Anisotropy:Ito ay kapag ang simetrya ng kristal ng materyal ang nagtatakda kung saan ang madaling axis. Nakikita ito sa cubic at non-cubic na mga materyal.
  2. Anisotropy ng Hugis: Ito ay kapag ang hugis ng materyal ang nagtatakda kung saan ang madaling axis. Nakikita ito sa manipis na pelikula at nanoparticle.
  3. Magnetostriction: Ito ay kapag ang magnetismo ng materyal ay nakikipag-ugnayan sa lattice structure, at ang materyal ay lumalawak o kumukunti kapag inilalapat ang isang magnetic field dito.
  4. Anisotropiya ng Magnetic Field: Ito ay kapag ang materyal ay may mataas na susceptibility sa magnetismo, at ang panlabas na magnetic field ay nakikipag-ugnayan sa mga magnetic moments sa materyal nang iba depende sa direksyon kung saan nakaturo ang field.

Anisotropiya sa Matitibay at Malambing na Magnetic Materials

Matitibay na Magnetic Materials: Ang mga materyal na ito, tulad ng neodymium magnets, ay may mataas na magnetic anisotropiya, kaya't matibay sila laban sa demagnetization. Ginagamit namin ang kanilang malakas, directional na magnetic properties sa mga aplikasyon tulad ng motor at generator.

Malambing na Magnetic Materials: Mas bihira, ang malambing na magnetic materials ay maaari ring maging anisotropic dahil sa internal na structural factors o panlabas na proseso. Kasama dito ang grain-oriented electrical steels na ginagamit sa transformers.

 

Pagkamit ng Mas Magandang Magnetic Anisotropy

Maaaring mapabuti ng mga tagagawa ang magnetic anisotropy sa pamamagitan ng maingat na pagkontrol sa ilang salik habang ginagawa:

Pagpili ng Materyal: Ang pagpili ng pangunahing materyal, tulad ng neodymium sa mataas na performans na magnets, ay susi sa pagkakaroon ng malakas na magnetic properties.

Orientation at Processing Techniques: Kapag gumagawa tayo ng magnet, inaayos natin ang mga magnetic moments gamit ang mga proseso tulad ng hot pressing o isostatic pressing. Nakakatulong ito upang makagawa ng mga magnet na may mas mahusay na anisotropic na katangian.

Grain Size at Shape: Maganda ang kontrol natin sa laki at hugis ng grain ng materyal upang matiyak na mayroon itong pare-parehong magnetic properties.

Nilalaman ng Oxygen: Binabawasan namin ang dami ng oxygen sa panahon ng produksyon upang mas maging maayos ang daloy ng materyal at mapanatili ang anisotropy.

Perpendicular na Pagpipilit sa ilalim ng Magnetic Field: Inilalagay namin ang magnetic moments kapag pinipindot namin ang materyal habang ginagawa ito. Ganito namin nakakamit ang anisotropy sa panghuling produkto.

 

Anisotropic vs. Isotropic na Magneto

Anisotropic na Magneto: Ang mga magneto na ito ay may magnetic na katangian na nakadepende sa direksyon. Halimbawa, gumagawa kami ng sintered neodymium magnets na may mga butil na nakaayos habang ginagawa. Nagbibigay ito sa kanila ng malakas na magnetic na pagganap sa isang paboritong direksyon.

Isotropic na Magneto: Sa kabilang banda, ang mga isotropic na magneto tulad ng bonded neodymium magnets ay walang paboritong direksyon para sa magnetization. Mayroon silang magkatulad na magnetic na katangian sa lahat ng direksyon. Pinapayagan ka nitong hubugin at i-magnetize sila sa iba't ibang oryentasyon. Karaniwan silang mahina kumpara sa anisotropic na magneto.

 

Mga Aplikasyon ng Anisotropic na Magneto

Maraming gamit ang anisotropic na magneto sa iba't ibang industriya dahil sa kanilang mas malakas na magnetic na lakas at direksyon. Narito ang ilang mga halimbawa:

  1. Mga Sensor: Gumagamit kami ng anisotropic na magneto, tulad ng samarium cobalt magnets, sa mga sensor na nagbabago ng magnetic na field sa electrical signals. Makikita mo ang mga sensor na ito sa mga sistema ng sasakyan at aerospace.
  2. Mga Generator: Gumagamit kami ng magnetic field na nilikha ng anisotropic na magneto upang makagawa ng mga generator. Halimbawa, ang mga magneto sa mga wind turbine ay anisotropic.
  3. Refrigerasyon: May mga nagsasagawa ng pananaliksik upang gamitin ang mga magneto sa refrigeration. Halimbawa, ang MIT ay nagsasagawa ng trabaho sa paggamit ng mga magneto bilang potensyal na refrigerant.
  4. Nuclear Magnetic Resonance (NMR): Gumagamit kami ng anisotropic na magneto upang makagawa ng mga NMR spectrometer. Ang mga makinang ito ay nagpapahintulot sa amin na pag-aralan ang pisikal at kemikal na katangian ng mga materyal.
  5. Mga Medikal na Aplikasyon: Ang anisotropic na magneto ay matatag sa mataas na temperatura, kaya ginagamit namin sila sa mga sterilizable na medikal na aparato at implant.

Ang pag-alam tungkol sa magnetic anisotropy ay nakakatulong sa iyo na magamit ang mga magnet nang pinakamahusay sa iyong partikular na aplikasyon. Ang anisotropic na mga magnet ay may direksyon, na isang malaking bagay. Kaya't ginagamit sila sa maraming iba't ibang industriya, mula sa enerhiya hanggang sa pangangalagang pangkalusugan. Ang isotropic na mga magnet ay nagbibigay sa iyo ng mas maraming kakayahan sa disenyo ngunit hindi kasingtibay. Kung nais mong matuto nang higit pa tungkol sa mga materyal na magnetic at kung paano ka nila matutulungan, makipag-ugnayan sa amin anumang oras.

Magnetic Anisotropy

Magnetic Anisotropy. Pinagmulan ng Imahe: Wikipedia