Dwang

in de materiaalkunde is de coërciviteit, ook wel het coërcive veld genoemd, van een ferromagnetisch materiaal de intensiteit van het toegepaste magnetische veld dat nodig is om de magnetisatie van dat materiaal tot nul te reduceren nadat de magnetisatie van het monster tot verzadiging is gedreven. Coërciviteit wordt meestal gemeten in oersted of ampere/meter eenheden en wordt aangeduid HC.

wanneer het coërcitieve veld van een ferromagnet groot is, wordt gezegd dat het materiaal een harde of permanente magneet is. Permanente magneten vinden toepassing in elektromotoren, magnetische opnamemedia (bijvoorbeeld harde schijven, diskettes of magneetband) en magnetische scheiding. Een ferromagnet met een laag coërcitief veld wordt gezegd zacht te zijn en kan worden gebruikt in microgolfapparaten, magnetische afscherming, transformatoren of opnamekoppen.

coerciviteit kan worden gemeten met behulp van een B-H-analysator.

• 1 Experimentele bepaling
• 2 Theorie
• 3 Significantie
• 4 Referenties

Experimentele bepaling

Meestal de coercivity van een magnetisch materiaal wordt bepaald door meting van de hysteresislus of magnetisatie curve zoals afgebeeld in de figuur. Het apparaat dat wordt gebruikt om de gegevens te verkrijgen is typisch een trillende-steekproef of alternerende-gradiënt magnetometer. Het toegepaste veld waar de gegevens (een zogenaamde magnetisatiecurve) nul kruisen is de coërciviteit. Indien in het monster een antiferromagnetische vaste stof aanwezig is, kunnen de in toenemende en afnemende velden gemeten dwangfactoren als gevolg van het uitwisselingsvooroordeel ongelijk zijn.

de coërciviteit van een materiaal hangt af van de tijdschaal waarop een magnetisatiecurve wordt gemeten. De magnetisering van een materiaal gemeten op een toegepast omgekeerd veld dat nominaal kleiner is dan de coërciviteit kan over een lange tijdschaal langzaam naar nul kruipen. Kruip treedt op wanneer omkering van magnetisatie door domeinwandbeweging thermisch wordt geactiveerd en wordt gedomineerd door magnetische viscositeit. De toenemende waarde van dwang bij hoge frequenties is een ernstig obstakel voor de toename van datasnelheden bij magnetische registratie met hoge bandbreedte, nog verergerd door het feit dat een verhoogde opslagdichtheid doorgaans een hogere dwang in de media vereist.

theorie

in het coërciveveld is de vectorcomponent van de magnetisatie van een ferromagnet gemeten langs de toegepaste veldrichting nul. Er zijn twee primaire modi van magnetisatie omkering: rotatie en domeinwand beweging. Wanneer de magnetisatie van een materiaal door rotatie omkeert, is de magnetisatiecomponent langs het toegepaste veld nul omdat de vector in een richting loodrecht op het toegepaste veld wijst. Wanneer de magnetisatie omkeert door de beweging van de domeinwand, is de netto magnetisatie klein in elke vectorrichting omdat de momenten van alle afzonderlijke domeinen optellen tot nul. Magnetisatiekrommen gedomineerd door rotatie en magnetokristallijne anisotropie worden gevonden in relatief perfecte magnetische materialen die worden gebruikt in fundamenteel onderzoek. Domeinwandbeweging is een belangrijker omkeermechanisme in echte technische materialen omdat defecten zoals korrelgrenzen en onzuiverheden dienen als nucleatieplaatsen voor omgekeerde magnetisatie domeinen. De rol van domeinmuren bij het bepalen van coërciviteit is complex omdat defecten domeinmuren naast de kern kunnen pinnen. De dynamiek van domeinwanden in ferromagnets is vergelijkbaar met die van korrelgrenzen en plasticiteit in de metallurgie omdat zowel domeinwanden als korrelgrenzen vlakke defecten zijn.

significantie

zoals bij elk hysteretisch proces is het gebied binnen de magnetisatiecurve gedurende één cyclus het werk dat aan de magneet wordt uitgevoerd. Gemeenschappelijke dissipatieve processen in magnetische materialen omvatten magnetostrictie en domeinwandbeweging. De coërciviteit is een maat voor de mate van magnetische hysterese en kenmerkt daarom de verliesheid van zachte magnetische materialen voor hun gemeenschappelijke toepassingen.

de haaksheid (M (H = 0) / Ms) en coërciviteit zijn cijfers van Verdienste voor harde magneten, hoewel energieproduct (verzadiging magnetisatie keer coërciviteit) het vaakst wordt geciteerd. In de jaren tachtig werden zeldzame aardboride magneten ontwikkeld met hoge energieproducten maar ongewenst lage Curietemperaturen. Sinds de jaren 1990 zijn er nieuwe wisselveer harde magneten met hoge dwang ontwikkeld.

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