Qu'est-ce qu'un ferromagnet?

Les matériaux ferromagnétiques sont généralement basés sur le fer élément et représentent l'un des trois types de magnétisme trouvés dans la nature, distincts du diamagnétisme et du paramagnétisme.Les principales caractéristiques des ferromagnets sont qu'ils présentent un champ magnétique naturel en l'absence de ce premier étant imposé sur la substance par une source de champ magnétique externe, et le champ est, à toutes fins utiles, permanent.Les matériaux diamagnétiques, en revanche, présentent un champ magnétique faible et induit qui est directement opposé de celui présent dans le fer.Les matériaux paramagnétiques comprennent des métaux en aluminium et en platine, qui peuvent être induits à avoir également un léger champ magnétique, mais perdent rapidement l'effet lorsque le champ d'induction est éliminé.

Le matériau le plus courant dans la nature qui présente des propriétés ferromagnétiques est le fer, et cette qualitéest connu depuis plus de 2 000 ans.D'autres terres rares peuvent également présenter le ferromagnétisme, comme le gadolinium et le dysprosium.Les métaux qui agissent comme des alliages ferromagnétiques incluent le cobalt allié avec du samariam ou du néodyme.

Le champ magnétique dans un ferromagnet est centré dans les régions atomiques où les spins électron sont alignées en parallèle, appelées domaines.Ces domaines sont fortement magnétiques, mais diffusés au hasard tout au long de l'essentiel d'un matériau lui-même, ce qui lui donne un magnétisme naturel global faible ou neutre.En prenant de tels champs naturellement magnétiques et en les exposant à une source magnétique externe, les domaines eux-mêmes s'aligneront et le matériau conservera un champ magnétique uniforme, fort et durable.Cette augmentation du magnétisme général d'une substance est connue sous le nom de perméabilité relative.La capacité du fer et des terres rares à conserver cet alignement des domaines et du magnétisme général est connue sous le nom d'hystérésis.

Bien qu'un ferromagnet conserve son champ lorsque le champ magnétique inducteur est retiré, il n'est conservé qu'à une fraction de la force d'origine au fil du temps dans le temps.Ceci est connu sous le nom de rémanence.La rémanence est importante pour calculer la force des aimants permanents basés sur le ferromagnétisme, où ils sont utilisés dans les appareils industriels et grand public.

Une autre limitation de tous les dispositifs ferromagnets est que la propriété du magnétisme est complètement perdue dans une certaine plage de température connue sous le nom de température de Curie.Lorsque la température de Curie est dépassée pour un ferromagnet, ses propriétés passent à celles d'un paramagnet.La loi de Curie de la sensibilité paramagnétique utilise la fonction de Langevin pour calculer le changement des propriétés ferromagnétiques aux paramagnétiques dans les compositions de matériaux connues.Le changement d'un état à un autre suit une courbe prévisible, montante et parabolique à mesure que la température augmente.Cette tendance au ferromagnétisme à s'affaiblir et à disparaître finalement à mesure que la température augmente est connue sous le nom d'agitation thermique.

Le bourdonnement électrique entendu dans un transformateur sans pièces mobiles est dû à son utilisation d'un ferromagnet et est connue sous le nom de magnétostriction.Il s'agit d'une réponse du ferromagnet au champ magnétique induit créé par un courant électrique alimenté au transformateur.Ce champ magnétique induit fait que le champ magnétique naturel de la substance change légèrement la direction pour s'aligner sur le champ appliqué.Il s'agit d'une réponse mécanique dans le transformateur au courant alternatif (AC), qui alterne généralement dans 60 cycles Hertz, ou 60 fois par seconde.

Les recherches avancées utilisant des propriétés de ferromagnet ont plusieurs applications potentielles passionnantes.En astronomie, un liquide ferromagnétique est conçu comme une forme de miroir liquide qui pourrait être plus lisse que les miroirs en verre et créé à une fraction du coût des télescopes et des sondes spatiales.La forme du miroir pourrait également être modifiée par des actionneurs de champ magnétique à cyclisme à des cycles de Kilohertz.

Le ferromagnétisme a également été découvert de concert avec la supraconductivité dans les recherches en cours menées en 2011. Un composé nickel et bismuth, bi ₃ ni, conçu à l'échelle nanométrique, ou un million de mètres, présente des propriétés différentes de celles du même composé dans des échantillons plus grands.Les propriétés des matériaux à cette échelle sont uniques, car le ferromagnétisme annule généralement la supraconductivité, et ses utilisations potentielles sont toujours en cours.

Les recherches allemandes sur les semi-conducteurs construites sur un ferromagnet impliquent l'arsenic de manganèse de gallium composé, les gamnas.Ce composé est connu pour avoir la température de curie la plus élevée de tous les semi-conducteurs ferromagnets, de 212 deg;Fahrenheit (100 deg; Celsius).Ces composés sont recherchés comme moyen de régler dynamiquement la conductivité électrique des supraconducteurs.