Materiais magnéticos brandos, Magnetoelásticos e Magnetoresistentes

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

• Elektronika
• Materialak

Os materiais magnéticos (MM) pódense clasificar en dous grandes apartados: MM BRANDOS e MM DUROS en seccións. Os MM brandos poden magnetizarse en campos magnéticos moi débiles (obtendo propiedades de imán), pero son facilmente desmagnetizables (una vez eliminado o campo que os ha magnetizado perden as súas propiedades de imán). Estes materiais utilízanse en electroimanes, motores, xeradores, transformadores e outros dispositivos que moitas veces necesitan magnetizar e desmagnetizar (ás veces 50 veces por segundo). Paira poder magnetizar os MM duros é necesario aplicar campos violentos, pero una vez magnetizados, aínda que se retira o campo exterior, as propiedades do imán continúan converténdose en imáns permanentes.

O noso equipo investigou nos últimos 15 anos MM brandos, MM amorfos e nanocristales con propiedades extremas. Paira a obtención destes materiais utilizamos velocidades de arrefriado.Os átomos desordenados en estado líquido (ao redor de 1000 ºC) facémolos pasar ao estado sólido en milésimas de segundo para que non teñan tempo de ordenar (ver figura). Estes materiais son de átomos metálicos como Fe, Nin e/ou Co e B, Si, P... Están constituídos por unha mestura de "metaloides".

Ao "estar tan desordenados" non teñen ningunha dirección privilexiada paira a "magnetización", nin sequera a nivel atómico. Por tanto, aínda que o campo magnético aplicado é moi débil, a magnetización inducida dirixirase cara á dirección do campo. Nesta situación, zonas moi vulnerables son capaces de magnetizar completamente estes materiais. Estes campos poden representar até cen do campo magnético terrestre. (É moi débil pero orienta as súas "influencias" compases e pequenos imáns que poden estar nalgunhas bacterias, pombas ou rocas).

O campo magnético aplicado en MM brandos non é a única magnitude que inflúe na magnetización, nalgúns casos as tensións mecánicas poden ser determinantes na magnetización destes materiais. A este efecto denomínaselle MAGNETOELASTICIDAD. Nalgúns MM amorfos, especialmente naqueles con maior número de Fe, a sensibilidade á tensión da magnetización pode variar segundo 1.000 ó 10.000 factores (mantendo fixo o campo exterior). Esta enorme sensibilidade é moi apropiada paira a construción de sensores de diferentes tipos (é dicir, sensores de forza, deformación, vibración, etc.), así como paira outras aplicacións máis "sofisticadas", como a detección magnética de obxectos afastados, nas que vimos traballando desde hai anos.

A outra propiedade xeral dos materiais magnéticos é a variación da resistividad eléctrica asociada ao proceso de magnetización, MR. Na maioría dos MM esta variación é moi pequena (<2%), pero algúns materiais (compostos intercalados pola capa magnética con capas non magnéticas e formados por pequenos grans magnéticos mergullados en materiais non magnéticos) presentan un MR xigante (~ 50%). Así mesmo, recentemente atopáronse materiais (óxidos da e Mn) que presentan variacións de resistencia a certas temperaturas nalgunhas ordes de magnate. Este tipo de cambios de resistencia tan espectaculares (1.000%-10.000%) denomínanse MR colosal e serán moi aplicables nun futuro próximo aos sensores. O noso equipo acaba de iniciar a investigación destes materiais e as súas aplicacións, por exemplo a “detección de posición sen contacto” na suspensión dos coches.

• Título do proxecto: Materiais magnéticos brandos, Magnetoelásticos e Magnetoresistentes.
• Obxectivo: 1) Investigación da relación entre estrutura e propiedades nos materiais arriba mencionados. 2) A mellora dos citados materiais. 3) Deseño e proba de sensores baseados nos citados materiais.
• Financiamento: Goberno 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 Electricidade e Electrónica.
• Centro: Facultade de Ciencias.