Materiales magnéticos blandos, Magnetoelásticos y Magnetoresistentes

1999/02/01 Plazaola, Fernando Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Elektronika
• Materialak

Los materiales magnéticos (MM) se pueden clasificar en dos grandes apartados: MM BLANDOS y MM DUROS en secciones. Los MM blandos pueden magnetizarse en campos magnéticos muy débiles (obteniendo propiedades de imán), pero son fácilmente desmagnetizables (una vez eliminado el campo que los ha magnetizado pierden sus propiedades de imán). Estos materiales se utilizan en electroimanes, motores, generadores, transformadores y otros dispositivos que muchas veces necesitan magnetizar y desmagnetizar (a veces 50 veces por segundo). Para poder magnetizar los MM duros es necesario aplicar campos violentos, pero una vez magnetizados, aunque se retira el campo exterior, las propiedades del imán continúan convirtiéndose en imanes permanentes.

Nuestro equipo ha investigado en los últimos 15 años MM blandos, MM amorfos y nanocristales con propiedades extremas. Para la obtención de estos materiales utilizamos velocidades de enfriamiento.Los átomos desordenados en estado líquido (alrededor de 1000 ºC) los hacemos pasar al estado sólido en milésimas de segundo para que no tengan tiempo de ordenar (ver figura). Estos materiales son de átomos metálicos como Fe, Ni y/o Co y B, Si, P... Están constituidos por una mezcla de "metaloides".

Al "estar tan desordenados" no tienen ninguna dirección privilegiada para la "magnetización", ni siquiera a nivel atómico. Por tanto, aunque el campo magnético aplicado es muy débil, la magnetización inducida se dirigirá hacia la dirección del campo. En esta situación, zonas muy vulnerables son capaces de magnetizar completamente estos materiales. Estos campos pueden representar hasta cien del campo magnético terrestre. (Es muy débil pero orienta sus "influencias" brújulas y pequeños imanes que pueden estar en algunas bacterias, palomas o rocas).

El campo magnético aplicado en MM blandos no es la única magnitud que influye en la magnetización, en algunos casos las tensiones mecánicas pueden ser determinantes en la magnetización de estos materiales. A este efecto se le denomina MAGNETOELASTICIDAD. En algunos MM amorfos, especialmente en aquellos con mayor número de Fe, la sensibilidad a la tensión de la magnetización puede variar según 1.000 ó 10.000 factores (manteniendo fijo el campo exterior). Esta enorme sensibilidad es muy apropiada para la construcción de sensores de diferentes tipos (es decir, sensores de fuerza, deformación, vibración, etc.), así como para otras aplicaciones más "sofisticadas", como la detección magnética de objetos alejados, en las que venimos trabajando desde hace años.

La otra propiedad general de los materiales magnéticos es la variación de la resistividad eléctrica asociada al proceso de magnetización, MR. En la mayoría de los MM esta variación es muy pequeña (<2%), pero algunos materiales (compuestos intercalados por la capa magnética con capas no magnéticas y formados por pequeños granos magnéticos sumergidos en materiales no magnéticos) presentan un MR gigante (~ 50%). Asimismo, recientemente se han encontrado materiales (óxidos de La y Mn) que presentan variaciones de resistencia a ciertas temperaturas en algunos órdenes de magnate. Este tipo de cambios de resistencia tan espectaculares (1.000%-10.000%) se denominan MR colosal y serán muy aplicables en un futuro próximo a los sensores. Nuestro equipo acaba de iniciar la investigación de estos materiales y sus aplicaciones, como por ejemplo la “detección de posición sin contacto” en la suspensión de los coches.

• Título del proyecto: Materiales magnéticos blandos, Magnetoelásticos y Magnetoresistentes.
• Objetivo: 1) Investigación de la relación entre estructura y propiedades en los materiales arriba mencionados. 2) La mejora de los citados materiales. 3) Diseño y prueba de sensores basados en los citados materiales.
• Financiación: Gobierno Vasco, CYCIT, UPV
• Director: J. M. Barandiaran
• Equipo de investigación: F. Plazaola, S.L. Fdez-Gubieda, J. Gutierrez, J.S. Garitaonandia, G. Kurlandiskaya, J.L. Muñoz
• Departamento: Departamento de Electricidad y Electrónica.
• Centro: Facultad de Ciencias.