Coercitividad

En la ciencia de los materiales, la coercitividad, también llamada campo coercitivo, de un material ferromagnético es la intensidad del campo magnético aplicado requerido para reducir la magnetización de ese material a cero después de que la magnetización de la muestra haya sido conducida a la saturación. La coercitividad se mide generalmente en unidades oersted o amperio / metro y se denota HC.

Cuando el campo coercitivo de un ferromagneto es grande, se dice que el material es un imán duro o permanente. Los imanes permanentes encuentran aplicación en motores eléctricos, medios de grabación magnéticos (por ejemplo, discos duros, disquetes o cinta magnética) y separación magnética. Se dice que un ferromagneto con un campo coercitivo bajo es blando y se puede usar en dispositivos de microondas, blindaje magnético, transformadores o cabezales registradores.

La coercitividad se puede medir utilizando un analizador B-H.

• 1 Determinación experimental
• 2 Teoría
• 3 Significancia
• 4 Referencias

Determinación experimental

Normalmente, la coercitividad de un material magnético se determina mediante la medición del bucle de histéresis o la curva de magnetización, como se ilustra en la figura. El aparato utilizado para adquirir los datos suele ser un magnetómetro de muestra vibratoria o gradiente alterno. El campo aplicado donde los datos (llamado curva de magnetización) cruzan el cero es la coercitividad. Si un sólido antiferromagnético está presente en la muestra, las coercividades medidas en campos crecientes y decrecientes pueden ser desiguales como resultado del efecto de sesgo de intercambio.

La coercitividad de un material depende de la escala de tiempo sobre la que se mide una curva de magnetización. La magnetización de un material medido en un campo invertido aplicado que es nominalmente más pequeño que la coercitividad puede, en una escala de tiempo larga, arrastrarse lentamente a cero. La fluencia ocurre cuando la inversión de la magnetización por movimiento de pared de dominio se activa térmicamente y está dominada por la viscosidad magnética. El creciente valor de la coercitividad a altas frecuencias es un serio obstáculo para el aumento de las velocidades de datos en la grabación magnética de gran ancho de banda, agravado por el hecho de que el aumento de la densidad de almacenamiento generalmente requiere una mayor coercitividad en los medios.

Teoría

En el campo coercitivo, el componente vectorial de la magnetización de un ferromagneto medido a lo largo de la dirección del campo aplicado es cero. Hay dos modos principales de inversión de magnetización: rotación y movimiento de pared de dominio. Cuando la magnetización de un material se invierte por rotación, el componente de magnetización a lo largo del campo aplicado es cero porque el vector apunta en una dirección ortogonal al campo aplicado. Cuando la magnetización se invierte por el movimiento de la pared del dominio, la magnetización neta es pequeña en cada dirección vectorial porque los momentos de todos los dominios individuales suman cero. Las curvas de magnetización dominadas por la rotación y la anisotropía magnetocristalina se encuentran en materiales magnéticos relativamente perfectos utilizados en la investigación fundamental. El movimiento de la pared de dominio es un mecanismo de inversión más importante en materiales de ingeniería reales, ya que defectos como los límites de grano y las impurezas sirven como sitios de nucleación para dominios de magnetización inversa. El papel de las paredes de dominio en la determinación de la coercitividad es complejo, ya que los defectos pueden fijar paredes de dominio además de nuclearlas. La dinámica de las paredes de dominio en ferromagnetos es similar a la de los límites de grano y la plasticidad en metalurgia, ya que tanto las paredes de dominio como los límites de grano son defectos planos.

Significación

Al igual que con cualquier proceso histerético, el área dentro de la curva de magnetización durante un ciclo es el trabajo que se realiza en el imán. Los procesos disipativos comunes en materiales magnéticos incluyen magnetoestricción y movimiento de pared de dominio. La coercitividad es una medida del grado de histéresis magnética y, por lo tanto, caracteriza la pérdida de materiales magnéticos blandos para sus aplicaciones comunes.

La cuadratura (M (H=0) / Ms) y la coercitividad son cifras de mérito para imanes duros, aunque el producto energético (coercitividad por magnetización de saturación) se cita con mayor frecuencia. La década de 1980 vio el desarrollo de imanes de boruro de tierras raras con productos de alta energía pero temperaturas de Curie indeseables bajas. Desde la década de 1990 se han desarrollado nuevos imanes duros de resorte de intercambio con altas coercividades.

• J. D. Livingston, ” A review of coercivity mechanisms,” J. Appl. Phys. 52, 2541 (1981).
• R. V. Lapshin, “Analytical model for the approximation of hystéresis loop and its application to the scanning tunneling microscope”, Review of Scientific Instruments, volumen 66, número 9, páginas 4718-4730, 1995.
• Min Chen y David E. Nikles,” Síntesis, Autoensamblaje y Propiedades magnéticas de FexCoyPt100-x-Ynanopartículas”, Nano Lett. 2, 211 -214 (2002).