Pakkokeinot

materiaalitieteessä ferromagneettisen materiaalin koersiivisuus, jota kutsutaan myös koersiiviseksi kentäksi, on käytetyn magneettikentän voimakkuus, joka tarvitaan kyseisen materiaalin magnetoinnin vähentämiseksi nollaan sen jälkeen, kun näytteen magnetointi on ajettu kylläisyyteen. Koersiivisuus mitataan yleensä oersted – tai ampeeria/metri-yksikköinä ja merkitään HC.

kun ferromagneetin pakotekenttä on suuri, materiaalin sanotaan olevan kova tai kestomagneetti. Kestomagneetit löytävät sovelluksensa sähkömoottoreista, magneettisista tallennusvälineistä (esim.Kiintolevyt, Levykkeet tai magneettinauha) ja magneettisesta erottelusta. Ferromagneetin, jossa on matala pakotekenttä, sanotaan olevan pehmeä ja sitä voidaan käyttää mikroaaltolaitteissa, magneettisuojauksessa, muuntajissa tai tallennuspäissä.

Koersiivisuus voidaan mitata B-H-analysaattorilla.

• 1 kokeellinen määritys
• 2 teoria
• 3 merkitsevyys
• 4 viittausta

kokeellinen määritys

tyypillisesti magneettisen aineen koersiivisuus määritetään mittaamalla hystereesisilmukka tai magnetoitumiskäyrä kuten kuvassa esitetään. Tiedon hankkimiseen käytetty laite on tyypillisesti värähtelevä näyte-tai vaihtovärigradienttimagnetometri. Sovellettu kenttä, jossa data (jota kutsutaan magnetisaatiokäyräksi) leikkaa nollan, on koersiivisuus. Jos näytteessä on antiferromagneettista kiinteää ainetta, lisääntyvillä ja laskevilla kentillä mitatut koersiivisuudet voivat olla vaihtoharha-ilmiön seurauksena epätasa-arvoisia.

materiaalin koersiivisuus riippuu siitä, millä aikaskaalalla magnetoitumiskäyrä mitataan. Aineen magnetoituminen mitattuna sovelletulla käänteiskentällä, joka on nimellisesti pienempi kuin koersiivisuus, voi pitkän ajan kuluessa hiipiä hitaasti nollaan. Viruminen tapahtuu, kun magnetoinnin kääntyminen domain wall-liikkeen avulla aktivoituu termisesti ja sitä hallitsee magneettinen viskositeetti. Koersiivisuuden arvon kasvu korkeilla taajuuksilla on vakava este datanopeuksien kasvulle suuren kaistanleveyden magneettitallennuksessa, ja sitä pahentaa se, että lisääntynyt tallennustiheys edellyttää tyypillisesti suurempaa koersiivisuutta mediassa.

teoria

pakotekentässä sovellettua kenttäsuuntaa pitkin mitatun ferromagneetin magnetoinnin vektorikomponentti on nolla. On olemassa kaksi ensisijaista tilaa magnetoinnin kääntyminen: kierto ja domain wall motion. Kun materiaalin magnetointi kääntyy pyörimisliikkeellä päinvastaiseksi, magnetointikomponentti levitettyä kenttää pitkin on nolla, koska vektori osoittaa kohtisuoraan sovellettuun kenttään nähden. Kun magnetointi kääntyy verkkotunnuksen seinäliikkeellä, nettomagnetointi on pieni jokaisessa vektorisuunnassa, koska kaikkien yksittäisten domeenien momentit summautuvat nollaan. Pyörimisen ja magnetokristallianisotropian hallitsemia magnetaatiokäyriä esiintyy perustutkimuksessa käytetyissä suhteellisen täydellisissä magneettisissa materiaaleissa. Domain wall motion on tärkeämpi käänteismekanismi todellisissa teknisissä materiaaleissa, koska viat, kuten raerajat ja epäpuhtaudet toimivat nukleaatiopaikkoina käänteiselle magnetoinnille. Domain seinät rooli määritettäessä koersiivisuus on monimutkainen, koska viat voivat pin verkkotunnuksen seinät lisäksi nukleating niitä. Domeenin seinien dynamiikka ferromagneeteissa on samanlainen kuin raerajojen ja plastisuuden metallurgiassa, koska sekä domeenin seinät että raerajat ovat tasomaisia vikoja.

merkitsevyys

kuten missä tahansa hystereettisessä prosessissa, magnetointikäyrän sisällä oleva alue yhden syklin aikana on työtä, joka suoritetaan magneetilla. Yleisiä hajoavia prosesseja magneettisissa materiaaleissa ovat magnetostriktio ja domain wall motion. Koersiivisuus on magneettisen hystereesin asteen mitta ja siten luonnehtii pehmeiden magneettisten materiaalien häviöllisyyttä niiden yhteisissä sovelluksissa.

squareness (M(H=0)/Ms) ja koersiivisuus ovat kovien magneettien ansiolukuja, vaikka energiatuote (saturaatiomagnetointi kertaa koersiivisuus) yleisimmin lainataankin. 1980-luvulla kehitettiin harvinaisten maametallien boridimagneetteja, joissa oli korkea energiatuote, mutta ei-toivottavan Alhainen Curie-lämpötila. 1990-luvulta lähtien on kehitetty uusia vaihtojousen kovia magneetteja, joissa on korkea koersiivisuus.

• J. D. Livingston, “a review of cercorivity mechanisms”, J. Appl. Liikuntaa. 52, 2541 (1981).
• R. V. Lapshin, “Analytical model for the approksimation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope”, Review of Scientific Instruments, volume 66, number 9, s.4718-4730, 1995.
• Min Chen ja David E. Nikles, “Synthesis, Self-Assembly, and Magnetic Properties of FexCoyPt100-x-yNanoparticles”, Nano Lett. 2, 211 -214 (2002).