Bài giảng Vật liệu từ

Chất sắt từ là các chất có mômen từ nguyên tử. Nhưng nó khác biệt so với các chất thuận từởchỗcác mômen từnày lớn hơn vàcókhả năng tương tác với nhau (tương tác trao đổi sắt từ - Ferromagnetic exchange interaction). Tương tác này dẫn đến việc hình thành trong lòng vật liệu các vùng (gọi làcác đômen từ-Magnetic Domain) màtrong mỗi đômen này, các mômen từsắp xếp hoàn toàn song song nhau (do tương tác trao đổi), tạo thành từ độtựphát -spontaneous magnetization của vật liệu (cónghĩa là độtừhóa tồn tại ngay cảkhi không cótừ trường). Nếu không cótừ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu từVAÄT LIEÄU ÑIEÄN - ÑIEÄN TÖÛ(ELECTRONIC & ELECTRICAL MATERIALS) VAÄT LIEÄU TÖØ(MAGNETIC MATERIALS) THÖÏC HIEÄN: THAÏC SYÕ PHAÏM XUAÂN HOÅVAÄT LIEÄU TÖØ(MAGNETIC MATERIALS)NOÄI DUNG : I. NGUOÀN GOÁC TÖØ TÍNH CUÛA VAÄT LIEÄU I. II. ÑAËC TÍNH TÖØ HOAÙ CUAÛ VAÄT LIEÄU II. III. TOÅN HAO TRONG VAÄT LIEÄU TÖØ IV. ÖÙNG DUÏNG CUÛA VAÄT LIEÄU TÖØ NG NGNGUOÀN GOÁC TÖØ TÍNH CUÛA VAÄT LIEÄUNGUO MS : MOMENT DO ELECTRON MNT CHUYEÅN ÑOÄNG SPIN Ms Ml : MOMENT DO ELECTRON ML CHUYEÅN ÑOÄNG QUANH QUÓ ÑAÏO MNT : MOMENT TÖØ NGUYEÂN TÖÛ MNT = ΣMS + ΣMLNGUOÀN GOÁC TÖØ TÍNH CUÛA VAÄT LIEÄUNGUOÑOÄ TÖØ HOAÙ CUÛA VAÄT LIEÄUÑoä töø hoaù cuûa vaät lieäu laø toång moment M = χ .Htöø coù trong 1 ñôn vò theå tích khi ñaët vaätlieäu trong töø tröôøng (χ: Ñoä caûm töø)Moment phaân cöïc töø M khi J M = μ0 .M = μ0 .χ .Hñaët vaät lieäu trong töø tröôøng B = μ0 (H +M)Töø caûm B quan heä tæ leävôùi cöôøng ñoä töø tröôøng B = μ0(1 + χ).Hμr = (1 + χ) được gọi là hệ số từ thẩm tương đốiμ = μ0.μr : được gọi là hệ số từ thẩm tuyệt đốiHEÄ THOÁNG ÑÔN VÒ TÖØHE NGVAÄT LIEÄU NGHÒCH TÖØ ; THUAÄN TÖØ ; SAÉT TÖØVA H= 0 H= 0 =0 H≠0 ≠ VAÄT LIEÄU SAÉT TÖØVAÄT LIEÄU NGHÒCH TÖØ VAÄT LIEÄU THUAÄN TÖØ χ = -10-6χ = -10-6 χ ≈ 10-5 ÷ 10-1 (Fe,Ni,Co)(Zn,Au,Hg,Si,P,S)VAÄT LIEÄU NGHÒCH TÖØChất nghịch từ (Diamagnetic substances), là chất khôngcó môment từ nguyên tử. Tổng môment từ của các điệntử trong chất bằng =0, khi không có từ trường ngoài. Khiđặt vào từ trường B0, có thể hiểu giống như quy tắc cảmứng điện từ là sẽ sinh ra một từ trường phụ bù trừ với từtrường ngoài (B< B0 ngược chiều với B0 ) Các chất nhưBi, H_2O, Si, Pb, Cu.. là các chất nghịch từ điển hình.Bình thường, ta không quan sát thấy hiện tượng nghịchtừ vì tính nghịch từ là rất yếu trong các từ trường thôngthường. Nhưng nếu ta tiến hành các thí nghiệm ở từtrường cao, sẽ thấy hiện tượng này rõ ràng hơn.VAÄT LIEÄU THUAÄN TÖØChất thuận từ (Paramagnetic substances), là chất cómômen từ nguyên tử, nhưng các môment này không cótương tác với nhau nên ở trạng thái thường, tổng mômentừ bằng =0. Khi đặt vào từ trường ngoài B0, các mômentừ này có xu hướng xoay theo chiều của từ trường (cũnggiống như sinh ra từ trường phụ) nên tính nghich từ củatừng nguyên tử không còn ý nghĩa. Các chất thuận từđiển hình là Al, Na, O2... Hình ảnh quen thuộc mà cácbạn hay thấy là ôxy lỏng bị hút vào nam châm điện cũngchỉ quan sát thấy trong các nam châm mạnh bởi tínhthuận từ cũng là tính chất yếu. Hình dưới đây mô tả cấutrúc từ của chất thuận từVAÄT LIEÄU SAÉT TÖØChất sắt từ là các chất có mômen từ nguyên tử. Nhưng nókhác biệt so với các chất thuận từ ở chỗ các mômen từnày lớn hơn và có khả năng tương tác với nhau (tương táctrao đổi sắt từ - Ferromagnetic exchange interaction).Tương tác này dẫn đến việc hình thành trong lòng vật liệucác vùng (gọi là các đômen từ - Magnetic Domain) màtrong mỗi đômen này, các mômen từ sắp xếp hoàn toànsong song nhau (do tương tác trao đổi), tạo thành từ độ tựphát - spontaneous magnetization của vật liệu (có nghĩa làđộ từ hóa tồn tại ngay cả khi không có từ trường). Nếukhông có từ trường, do năng lượng nhiệt làm cho mômentừ của các đômen trong toàn khối sẽ sắp xếp hỗn độn dovậy tổng độ từ hóa của toàn khối vẫn bằng = 0VAÄT LIEÄU NGHÒCH TÖØ ; THUAÄN TÖØVAVAÄT LIEÄU PHAÛN SAÉT TÖØ; FERRI TÖØVA VAÄT LIEÄU PHAÛN SAÉT TÖØ VAÄT LIEÄU FERRI TÖØ VAÄT LIEÄU PHAÛN SAÉT TÖØ VAỞ phần Sắt từ, ta đã biết rằng các chất sắt từ là các chất cómômen từ nguyên tử và các mômen này tương tác với nhau thôngqua tương tác trao đổi làm cho các mômen từ định hướng songsong với nhau. Đó là tương tác trao đổi dương.Chất phản sắt từ thì ngược lại, chúng cũng có mômen từ nguyên tửnhưng tương tác giữa các mômen từ là tương tác trao đổi âm vàlàm cho các mômen từ định hướng phản song song với nhau (songsong, cùng độ lớn nhưng ngược chiều) như hình vẽ dưới đây Sự định hướng phản song song này tạo ra 2 phân mạng từ. Mn vàCr là 2 kim loại phản sắt từ điển hình. Phản sắt từ là chất thuộc loạicó trật tự từ.Nghiên cứu về phản sắt từ thường được tiến hành ở các màngmỏng (ví dụ các lớp kiểu bánh kẹp sắt từ-phản sắt từ) tạo thànhhiệu ứng đường trễ dịch, hay exchange bias, ứng dụng trong cácđầu đọc valse-spin trong đầu đọc của ổ đĩa cứngVAÄT LIEÄU FERRI TÖØVAFerri từ - Ferrimagnetic MaterialsNếu như ...