Короткий посібник з магнітів

Магніти скрізь — від дверцят холодильника до вітрових турбін — але з чого вони насправді зроблені і чому деякі метали прилипають, а інші — ні?

Магніти зроблені з матеріалів, що можуть створювати магнітне поле, зазвичай з металів, таких як залізо, нікель або кобальт, або сплавів, що містять ці елементи. Вони притягують лише певні типи металів.

Магніти, що притягують метал

Магніти, що притягують метал

Якщо ви коли-небудь замислювалися, чому скрепка прилипла до магніту, а золоте кільце — ні, цей посібник все пояснює. Я працюю з магнітами понад 15 років, і я покажу вам, що робить метал магнітним і як легко його визначити.

З чого зроблений природний магніт?

Магніти не обов’язково повинні бути штучними — деякі зустрічаються природно. Але що робить їх особливими?

Природні магніти зроблені з магнетиту, типу залізооксидного мінералу. Він зустрічається природно і має магнітні властивості через вирівнювання своїх залізних атомів.

Природний магніт притягує метал

Природний магніт

Що таке магнетит і чому він магнітний?

Магнетит (Fe₃O₄) — найвідоміший природний магнітний матеріал. Він утворюється в магматичних і метаморфічних породах і використовувався століттями, навіть стародавніми навігаторами у вигляді lodestones.

Магнетит магнітний через свою унікальну кристалічну структуру. Він містить іони Fe²⁺ і Fe³⁺. Непарні електрони в цих залізних іонах вирівнюються так, що створюють спонтанне магнітне поле.

Не всі залізовмісні породи є магнітними. Структура кристалу і розташування атомів так само важливі, як і самі елементи.

Матеріал Магнітний? Природний? Нотатки
Магнетит Так Так Природний залізооксид з магнітними властивостями
Гематит No Так Містить залізо, але не магнітний
Залізо (метал) Так No Стає магнітним при обробці

Розуміння природних магнітів допомагає нам цінувати, як промислові магніти спроектовані для імітації та покращення цих природних властивостей.

З яких інгредієнтів складається магніт?

Не всі магніти однакові. Що входить до складу типового промислового магніту?

Більшість магнітів виготовляються з феромагнітних металів, таких як залізо, нікель і кобальт, або рідкоземельних металів, таких як неодим або самарій. Вибір матеріалів залежить від застосування магніту.

Порівняння поширених типів і матеріалів магнітів

Існує багато типів магнітів, кожен з яких має різні «інгредієнти» або базові матеріали. Нижче наведено найпоширеніші:

Тип магніту Ключові матеріали Міцність Витримка температур Вартість
Неодим (NdFeB) Неодим, залізо, бор Дуже сильний Помірний Високий
Кобальт самарій Самарій, кобальт Сильне Дуже високо Дуже висока
Альніко Алюміній, нікель, кобальт Помірний Високий Середній
Ферит (кераміка) Оксид заліза, барій/стронцій Низький до середнього Високий Низький

Я працював з усіма цими типами. Магніти з неодимом є найширше використовуваними через їхню потужність, особливо у малих розмірах. Але якщо ваш проект вимагає термостійкості — наприклад, у автомобільній або авіаційній галузі — можливо, кращим вибором буде самарій-кобальт.

Кожен інгредієнт ретельно підбирається і обробляється для узгодження магнітних доменів під час виробництва. Без цього кроку навіть залізо не поводитиметься як магніт.

Висновок

Розуміння того, що робить магніти магнітними, допомагає вам обрати правильний матеріал для вашого застосування, будь то мотор, датчик або щось просте, наприклад, магніт для холодильника.