Feromagnetické látky 

Feromagnetické látky jsou takové materiály, které vykazují silný magnetismus, když na ně působí magnetické pole. Taková látka je složená z atomů s nenulovým magnetickým momentem.

Každý feromagnetický materiál má svou vlastní individuální teplotu, nazývanou Curieova teplota nebo Curieův bod, nad kterou ztrácí své feromagnetické vlastnosti. 

Feromagnetické látky lze rozdělit na magneticky „měkké“ materiály, jako je žíhané železo, které lze zmagnetizovat, ale nemají tendenci trvale zmagnetizovat, a magneticky „tvrdé“ materiály, které ano.

Permanentní magnety jsou vyrobeny z „tvrdých“ feromagnetických materiálů, jako je alnico a ferit.

Vlastností feromagnetické látky je feromagnetismus, který rozebíráme níže. 

Mezi feromagnetické látky řadíme:

Železo

Kobalt

Nikl 

Kovové slitiny 

Magnety vzácných zemin

Magnetit a další

Vlastnosti feromagnetických materiálů

Když je tyč z tohoto materiálu umístěna do magnetického pole, rychle se vyrovná ve směru magnetického pole

Je silně přitahován magnetem

Mechanismus feromagnetismu není přítomen v kapalinách a plynech.

Intenzita magnetizace, relativní permeabilita a hustota magnetického toku tohoto materiálu budou vždy výrazné a pozitivní

Ve feromagnetických materiálech jsou atomové dipóly orientovány stejným směrem jako vnější magnetické pole

Pole agresivně přitahuje feromagnetické materiály

 Feromagnetický materiál ztrácí své feromagnetické vlastnosti při zkapalnění kvůli vyšší teplotě

Co to je feromagnetismus?

Feromagnetismus je základní princip, kterým se v materiálu tvoří permanentní magnet (tj. materiály, které mohou být magnetizovány vnějším magnetickým polem a zůstávají zmagnetizovány i po jeho odstranění).

Tedy i v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole se elektrony v materiálu spontánně seřadí paralelně k sobě. 

Jen málo látek je feromagnetických. Běžné jsou to železo, kobalt, nikl a většina jejich slitin a některé sloučeniny kovů vzácných zemin.

Feromagnetismus je velmi důležitý v průmyslu a moderních technologiích. 

Jsou tyto materiály magnetické?

  Je hliník magnetický? Al je velmi lehký kov, který za normálních okolností není magnetický, hlavně kvůli jeho krystalové struktuře. Je označován jako paramagnetický materiál spolu s dalšími kovy, jako je hořčík a lithium, což znamená, že je magnetickým polem přitahován pouze slabě.

  Je olovo magnetické? Pb je těžký kov, který lidstvo zná už od starověku. Olovo není magnetické, je diamagnetické. To znamená, že je vnějším magnetickým polem odpuzováno.  

 Je zlato magnetické? Au je chemicky odolný, velmi dobře tepelně i elektricky vodivý, ale poměrně měkký drahý kov. Čisté zlato (tzn. 24 K) je obecně nemagnetické a tudíž ho řadíme do skupiny diamagnetů.

  Je stříbro magnetické? Ag je ušlechtilý kov bílé barvy, který se vyznačuje nejlepší elektrickou a tepelnou vodivostí ze všech známých kovů. Tento kov není silně magnetický a vykazuje pouze slabé magnetické vlastnosti. V jeho čisté podobě ho stejně jako zlato řadíme do skupiny diamagnetů.

  Je měď magnetická? Cu je ušlechtilý kov používaný lidstvem už od dávnověku. Měď v nepozměněném stavu nevykazuje žádné magnetické vlastnosti, proto je označována jako diamagnetická.

 Je chrom magnetický? Cr je světle šedý, lesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký kov. Chrom má jedinečné magnetické vlastnosti. Je to jediná pevná látka, která vykazuje antiferomagnetické uspořádání při nízké pokojové teplotě. Pokud se teplota dostane nad 38 °C, jeho magnetické uspořádání stává paramagnetickým. 

  Je železo magnetické? Fe je kovový prvek, který je druhým nejrozšířenějším kovem na Zemi a je také hojně zastoupen i ve vesmíru. Pod teplotou 770 °C je železo feromagnetické (silně přitahováno magnetem), ale nad ní železo mění svou strukturu a stává se paramagnetickým (pouze slabě přitahováno k magnetu).

  Je nikl magnetický? Ni je bílý, kujný a tažný kov a používá se jako součást do různých slitin. Nikl je jedním ze čtyř kovů, které jsou feromagnetické, což znamená, že jsou silně přitahovány magnety a samy jsou magnetické.

  Je ocel magnetická? Je to slitina železa s méně než 2,14 %uhlíku a dalších prvků. Ocel je magnetický materiál a je přitahována magnety, protože je většinou vyrobena z feromagnetických materiálů.

Co je paramagnetismus?

Je to vlastnost určitých materiálů, které jsou slabě přitahovány magnetickým polem. 

Při vystavení vnějšímu magnetickému poli se v těchto materiálech vytvoří vnitřní magnetický moment, který je uspořádán ve stejném směru jako magnetické pole, kterým je na ně působeno. 

Jakmile je vnější pole odstraněno, materiály magnetismus ztrácejí.

Některé sloučeniny a většina chemických prvků jsou za určitých okolností paramagnetické. 

Mezi paramagnetické látky řadíme:

Hliník

Kyslík

Titan

Oxid železa (FeO)

Ferrofluidy 

Slitina AuFe (zlato-železo) 

Superparamagnety jsou materiály, které vykazují paramagnetickou odezvu, ale při mikroskopickém zkoumání bylo zjištěno, že vykazují feromagnetické uspořádání magnetického momentu.

Co je diamagnetismus? 

Pokud o látce řekneme, že je diamagnetická, znamená to, že disponuje NEJMENŠÍ magnetickou aktivitou. 

V takových látkách je, před tím než jsou vystaveny vnějšímu působení magnetického pole, magnetický moment nulový. 

Když je vystavena vnějšímu působení, dojde k ovlivnění elektronů uvnitř materiálu a vznikne takzvaný orbitální magnetický moment a magnetizace probíhá v opačném směru než magnetické pole a tudíž jím jsou odpuzovány.

Mezi diamagnetické látky řadíme:

Měď

Zinek

Vizmut

Stříbro

Zlato

Antimon

Mramor

Voda

Sklo

NaCl a další 

Víte, jaký magnet je nejsilnější? 

Takový typ magnetu se nazývá neodymový magnet, a jedná se o nejsilnější známý typ permanentního magnetu. 

Někdy se jim říká Neo magnety, a přestože jsou tak silné, jsou také lehké, a proto jsou velmi oblíbené pro širokou škálu použití.

Je těžké tomu uvěřit, ale bez tohoto typu magnetu by nebylo možné technologických pokroků, ke kterým za posledních několik desetiletí došlo. 

Jak silné jsou neodymové magnety?

Velmi silné magnety, opravdu velmi. Dvou gramový magnet, který měří 8 milimetrů v průměru a 5 milimetrů na délku, vytváří sílu přes 1700 gramů (3,75 liber). 

Pozor, jsou také tak silné, že i malé neodymové magnety mohou způsobit zranění.

Z čeho jsou neodymové magnety vyrobeny?

Tyto magnety jsou vyrobeny především ze slitiny neodymu, železa a boru. Přesné složení se může lišit v závislosti na potřebné síle a na tom, k čemu se magnet používá.

Existují dva hlavní typy:

Slinuté se vyrábějí zahřátím slitinových součástí v peci, poté se tato směs odlévá do forem a ochladí se za vzniku ingotů, které se melou na jemný prášek a lisují do forem. Materiál je řezán do konečného tvaru, potažen nebo pokoven a poté zmagnetizován.

Lepené kombinují prášek neodymové slitiny s polymerním pojivem. Komponenty se lisují nebo vytlačují, aby se vytvořily složitější tvary.

K čemu se neodymové magnety používají?

Pevné disky

Mikrofony, sluchátka a reproduktory 

Zubní protézy 

Dveřní západky 

 Magnetické šperky 

Protiblokovací brzdové senzory 

Zdroje

VAHAK, M. (2015). Magnetic Properties of Nano-Glass, (Ceramics https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/ferromagnetic-material, 28. 6. 2022).

MATERIAL PROPERTIES. (2022). What is Ferromagnetic Material – Ferromagnetism – Definition, (https://material-properties.org/what-is-ferromagnetic-material-ferromagnetism-definition/, 28. 6. 2022)

ELECTRICAL4U. (2020). Ferromagnetic Materials, (https://www.electrical4u.com/ferromagnetic-materials/, 28. 6. 2022).

GEEGS FOR GEEGS, (2021). Diamagnetic Materials – Definition, Properties, Applications, (https://www.geeksforgeeks.org/diamagnetic-materials-definition-properties-applications/, 28. 6. 2022).