Nam châm vĩnh cửu là gì? Vật liệu này có ứng dụng như thế nào trong đời sống của chúng ta? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khái quát về nam châm vĩnh cửu cũng như với những công dụng của nó, hi vọng sẽ giúp ích cho bạn.
Nam Châm Vĩnh Cửu Là Gì? Phân Loại Nam Châm Vĩnh Cửu
Nam châm vĩnh cửu là gì?
Nam châm vĩnh cửu là vật thể được làm từ một vật liệu được từ hóa và tạo ra được từ trường ổn định của chính nó. Một ví dụ hàng ngày là một nam châm tủ lạnh đã được sử dụng để giữ ghi chú trên cửa tủ lạnh. Vật liệu này có thể được từ hóa, mà còn là những vật được thu hút mạnh mẽ đối với nam châm, được gọi là sắt từ (hoặc ferrimagnetic).
Chúng bao gồm những nguyên tố sắt, niken và coban và hợp kim của chúng, một số hợp kim của loại kim loại đất hiếm và một số khoáng chất tự nhiên như lodestone.
Mặc dù vật liệu sắt từ (và sắt từ) là những loại vật liệu duy nhất bị nam châm hút đủ mạnh để được coi là từ tính, nhưng tất cả các chất khác phản ứng yếu đối với từ trường, bởi một trong một số loại từ tính khác.
Đặc điểm, tính chất của nam châm vĩnh cửu
Nam châm vĩnh cửu được làm từ loại vật liệu từ hoá nên tạo ra từ trường liên tục. Chính vì vậy, nam châm vĩnh cửu sẽ mang từ trường lâu dài. Từ trường được tạo ra từ nam châm trong mọi thời điểm.
Như vậy, từ tính của nam châm vĩnh cửu tồn tại theo một cách tự nhiên. Khác với nam châm điện, chỉ có loại từ tính khi dòng điện chạy qua.
Nam châm vĩnh cửu có các tính chất như:
- Độ cứng cao, có khả năng giữ được từ trường, không mất từ trường.
- Khả năng hút nhiều kim loại khác.
- Nam châm luôn luôn có hai cực.
- Khi nam châm vĩnh cửu được đặt trong trạng thái tự do thì cực của nam của nam châm lúc nào cũng chỉ ở hướng nam, còn cực bắc sẽ chỉ về hướng bắc.
Phân loại nam châm vĩnh cửu
Hiện nay, nam châm vĩnh cửu được phân loại dựa trên hai thuộc tính là phương pháp chế tạo và chất liệu.
Phân loại nam châm vĩnh cửu theo chất liệu
Dựa vào vật liệu cấu tạo, nam châm vĩnh cửu đã được chia thành:
+ Oxit sắt: Loại nam châm này được sử dụng vào từ thời cổ đại, thường được biết đến với dạng đá nam châm. Ngày nay, loại này ít được sử dụng do đặc tính từ tính kém.
+ Cacbon
Loại nam châm này đã được dùng nhiều từ thế kỷ 18 – giữa thế kỷ 20. Lực kháng từ của loại này thấp nên độ bền không cao.
Cũng tương tự như loại Oxit sắt, loại này không còn được dùng nhiều.
Nam châm Alnico
Loại này được dùng làm từ hợp kim của nhôm, coban, niken và kết hợp thêm một số phụ gia khác như titan, đồng. Từ dư của loại này đã đạt từ 1,2 – 1,2T. Tuy nhiên, lực kháng từ của nó rất thấp mà giá lại cao.
Nam châm đất hiếm
Loại này đã được tạo nên từ vật liệu cứng gồm các hợp kim từ kim loại, kim loại đất hiếm, chuyển tiếp.
Nam châm nhiệt độ cao SmCo
Đây là hệ nam châm vĩnh cửu đã được chế tạo từ SmCo5. Nhiệt độ của loại nam châm này rất cao đồng thời, có lực kháng từ lớn nên được dùng nhiều trong các lĩnh vực cần ứng dụng nhiệt độ cao.
Nam châm tổ hợp nano
Loại này ra đời từ thập kỷ 90 của thế kỷ 20. Cấu tạo bao gồm 2 tổ hợp gồm từ cứng, từ mềm.
Phân loại theo phương pháp chế tạo
Nếu phân loại nam châm theo phương pháp này, thì sẽ có các loại nam châm sau:
Nam châm đẳng hướng
Đây là một loại nam châm được tạo ra bằng cách ép đẳng tĩnh và không sử dụng các phương pháp định hướng từ trường.
Nam châm dị hướng
Loại này đã được chế tạo hoàn toàn khác so với nam châm đẳng hướng. Nam châm dị hướng sẽ được định hướng khi ép đẳng tĩnh có từ trường. Các hạt đơn domen trong vật liệu sẽ được định hướng theo đúng chiều đi của từ trường.
Nam châm thiêu kết
Là loại đã được tạo ra bằng cách thiêu kết bột kim loại. Bột kim loại được ép khuôn, nghiền mịn. Thiêu kết sẽ tạo ra được hợp chất có thành phần xác định với tính chất của hợp chất tạo thành nó.
Nam châm kết dính
Loại này đã được tạo thành bằng phương pháp nghiền bột mịn, trộn với keo kết dính, tiếp tục ép trong từ trường có định hướng.
Nam châm vĩnh cửu hiện nay có nhiều cấu tạo phổ biến là hình chữ U để tạo ra một từ trường mạnh. Nam châm có từ trường mạnh có khả năng nâng một miếng sắt nặng.
Ứng dụng của nam châm vĩnh cửu trong đời sống
Hiện nay, nam châm vĩnh cửu có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong đời sống và sản xuất. Phổ biến nhất bao gồm:
Công nghiệp phát điện, cơ điện
Nam châm giúp chuyển từ cơ học thành điện năng để tạo nhiều loại động cơ khác nhau.
Máy vi tính, điện tử
Có khả năng lưu trữ nhiều dữ liệu trên ổ cứng, hiển thị dữ liệu, hình ảnh.
Y tế
Một số loại máy móc quan trọng trong y tế như máy MRI, máy chụp X quang đều sử dụng nam châm y tế. Nam châm còn được dùng nhiều trong khi áp dụng các liệu pháp điều trị bệnh viêm khớp, lưu thông máu.
Ngoài ra, nam châm còn được ứng dụng trong nhiều động cơ mini, máy phát điện, hệ thống âm thanh, thiết kế nội thất, đồ gia dụng, dùng trong thời trang như một loại phụ kiện của ví, cặp, túi…
