TIPOS DE MATERIALES MAGNÉTICOS

 

MATERIALES MAGNETICOS

La magnetización de un material depende del campo magnético aplicado. Sin embargo, a diferencia de los dieléctricos, que responden todos de la misma forma (aunque en mayor o menor medida) a un campo eléctrico externo, los materiales responden de diferente manera a los campos magnéticos. Por ello, pueden clasificarse en distintos tipos:

-Diamagnéticos

-Paramagnéticos

-Ferromagnético

-Ferrimagnetismo

-Antiferromagnetismo

- Ferritas

-Ferrofluidos

DIAMAGNETICOS

Los materiales denominados diamagnéticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes, es decir, aparece una magnetización muy débil que va en sentido opuesto al campo magnético aplicado.

El comportamiento diamagnético lo presentan materiales en donde Todos los átomos contienen electrones que se mueven libremente y cuando se aplica un campo magnético exterior se induce una corriente superpuesta cuyo efecto magnético es opuesto al campo aplicado.

Supongamos una sustancia diamagnética formada por átomos, iones o moléculas cuyo momento magnético total (suma de los momentos magnéticos asociados al movimiento de sus cargas y a sus spines) es nulo. Al aplicarle un campo magnético externo, los momentos de las moléculas o átomos se orientan originando un campo que se opone a dicho campo externo. Esta oposición de campos hace que en el interior del material el campo resultante sea un campo menor al campo que se origina en el interior del material por la orientación de los momentos de sus moléculas. Al ser estos campos opuestos ambos se repelen.

PARAMAGNETICOS

Podemos considerarlos como el material contrario a los materilaes diamagnéticos. En este caso los materiales paramagnéticos cuando se les aplica un campo magnético externo, aparece en ellos una magnetización muy débil en el mismo sentido del campo aplicado.

El comportamiento paramagnético lo presentan materiales en donde Todos los átomos contienen electrones que se mueven libremente (el momento magnético es nulo) y cuando se aplica un campo magnético exterior lo suficientemente elevado, los momentos magnéticos de los materiales paramagnéticos se tienden a ordenar de forma paralela al mismo. Por tano, los dipolos se orientan en la misma dirección y sentido que el campo aplicado, por lo que la susceptibilidad magnética, aunque débil, es positiva, y la permeabilidad relativa es ligeramente mayor que la unidad

Dado que los materiales paramagnéticos tienen un comportamiento similar al vacío en ausencia de un campo magnético, sus aplicaciones en la industria son un tanto reducidas.

Una de las aplicaciones más interesante del paramagnetismo es la Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE), que se utiliza ampliamente en física, química y arqueología. Se trata de una técnica de espectroscopía con la que es posible detectar especies con electrones desapareados.

Esta técnica se aplica en fermentaciones, en la fabricación industrial de polímeros, para el desgaste de aceites de motor y en la fabricación de cervezas, entre otros ámbitos. De igual modo, esta técnica se utiliza ampliamente en la datación de restos arqueológicos.

FERROMAGNETICOS

Los materiales ferromagnéticos son elementos de transición, con una configuración en sus átomos que favorece la interacción entre los dipolos magnéticos, los cuales se alinean paralelamente dentro de zonas que se llaman dominios. Como estos dominios se orientan aleatoriamente, no se genera imanación neta en el material.

Al aplicar un campo magnético a un material ferromagnético desmagnetizado, dado que su permeabilidad y la susceptibilidad magnética son superiores a uno, el campo en el interior del material es mayor al campo magnético aplicado. Esto se debe a que los dominios del material se orientan con el campo magnético exterior reforzándolo.

Si ahora se retira el campo externo, los efectos del campo aplicado no desaparecen por completo, quedando un magnetismo remanente, que es la causa de la existencia de los imanes permanentes. Este magnetismo remanente se origina porque los momentos magnéticos de los dominios no vuelven a su orientación original, quedando mayoritariamente orientados en la dirección del campo aplicado

Estos materiales se utilizan para delimitar y dirigir a los campos magnéticos en trayectorias bien definidas (núcleo de transformadores, motores...). Permitiendo que las máquinas eléctricas tengan volúmenes razonables.

Estos materiales presentan infinidad de usos gracias a estas caracteristicas. : 

La Creacion de electroimanes es un buen ejemplo. Estos suelen ser solenoides con núcleos dehierro. Las propiedades ferro magnéticas del núcleo de hierro, hace que los dominios magnéticos internos del hierro, se alineen con los camposmagnéticos mas pequeños producidos por la corriente en el solenoide. El efecto es la multiplicación del campo magnético por factores de decenas e incluso miles de veces.

FERRIMAGNETISMO

El ferrimagnetismo es un fenómeno de magnetización permanente que poseen algunos materiales cerámicos. El ferrimagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de modo que no todos los momentos magnéticos de una muestra están alineados en la misma dirección y sentido. Algunos de ellos están opuestos y se anulan entre sí. Sin embargo estos momentos magnéticos no consiguen anular por completo la magnetización. Esto se debe a que algunos materiales cerámicos poseen átomos o iones con momentos magnéticos diferentes y cuando estos momentos magnéticos se alinean de forma antiparalela, se produce un momento magnético neto en una dirección. Este tipo de materiales se llaman ferritas. Estas ferritas tienen baja conductibilidad y son útiles para muchas aplicaciones eléctricas y magnéticas tales como transformadores de alta frecuencia.

ANTIFERROMAGNETISMO

Al igual que los materiales ferromagnéticos y ferrimagnéticos los antiferromagnéticos están divididos en dominios magnéticos.

Los materiales antiferromagnéticos tienen un estado natural en el cual los momentos magnéticos de átomos adyacentes son opuestos, de manera que el momento magnético neto es nulo. Este estado natural hace difícil que el material se magnetice, aunque de todas formas adopta una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1. Es decir, la interacción antiferromagnética hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y en sentido inverso, cancelándolos si tienen el mismo valor absoluto, o reduciéndolos si son distintos. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el antiferromagnetismo 

Asi estos materiales antiferromagneticos estan siendo estudiados para sustituir a los materiales ferromagneticos en los discos duros ya que pueden almacenar la misma informacion que estos al poder controlar los momentos magneticos de sus dominios pero no son tan susceptibles a dañarse con la interracion con un campo magnetico

FERRITAS

Las ferritas tienen una alta permeabilidad magnética, lo cual les permite almacenar campos magnéticos con más fuerza que el hierro. Las ferritas se producen a menudo en forma de polvo, con el cual se pueden producir piezas de gran resistencia y dureza, previamente moldeadas por presión y luego calentadas, sin llegar a la temperatura de fusión, dentro de un proceso conocido como sinterización. Mediante este procedimiento se fabrican núcleos para transformadores, bobinas y otros elementos eléctricos o electrónicos.

FERROFLUIDOS

Un ferrofluido es un líquido que se polariza en presencia de un campo magnético Figura 17. Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas suspendidas en un fluido portador. Los ferrofluidos, a pesar de su nombre, no muestran ferromagnetismo, pues no retienen su magnetización en ausencia de un campo aplicado de manera externa. De hecho, muestran paramagnetismo y normalmente se identifican como "superparamagnéticos" por su gran susceptibilidad magnética. Un auténtico fluido ferromagnético es difícil de crear en la actualidad, requiriendo elevadas temperaturas y levitación electromagnética.