Ar nikelis yra magnetinis?

Nikelis yra vienas iš nedaugelio metalinių elementų, pasižyminčių magnetinėmis savybėmis. Būdamas vienas iš trijų feromagnetinių metalų kambario temperatūroje, nikelis pasižymi unikaliomis ir naudingomis savybėmis. Tačiau ar nikelis iš tikrųjų yra magnetinis? Ar jį galima paversti magnetu? Ir kas apskritai lemia, kad nikelis yra magnetinis?

Šiame išsamiame vadove, kaip profesionalus neodimio magnetų gamintojas, aptarsime viską, ko jums reikia apie nikelio magnetinės savybės. Mes jums paaiškinsime viską - nuo mokslo apie magnetizmą iki nikelio, kaip magnetinio metalo, panaudojimo.

Ar nikelis yra magnetinis?

Taip, nikelis yra magnetinis. Jis yra vienas iš nedaugelio feromagnetinių elementų, t. y. jį galima įmagnetinti ir jis stipriai traukia magnetą. Feromagnetines nikelio savybes lemia jo atomų magnetinių momentų išsidėstymas, dėl kurio jis gali sukurti stiprų magnetinį lauką.

Kodėl nikelis yra magnetinis metalas?

Nikelis priklauso ypatingai metalų grupei, vadinamai feromagnetiniais metalais. Kiti du feromagnetiniai metalai yra geležis ir kobaltas.

Visiems šiems trims metalams būdingas unikalus kvantinės mechanikos reiškinys, vadinamas mainų sąveika. Dėl to metalo atomų magnetiniai momentai išsidėsto lygiagrečiai vienas kitam, todėl metalas įmagnetėja net ir nesant išorinio magnetinio lauko.

Priežastis, kodėl nikelis pasižymi tokia ypatinga magnetine savybe, yra jo elektroninė konfigūracija ir kristalinė struktūra:

• Nikelio 3d ir 4s elektronų apvalkaluose yra nesuporuotų elektronų, todėl kiekvienas atomas turi magnetinį momentą.
• Atomai išsidėstę kubinėje kristalinėje struktūroje, kuri užtikrina mainų sąveiką tarp kaimyninių atomų.

Dėl šių dviejų savybių nikelio atomų magnetiniai momentai lengvai išsidėsto vienoje linijoje. Tai suteikia nikeliui puikių feromagnetinių savybių, kurių nepastebima kituose metaluose.

Taigi, apibendrinant:

• Nikelis turi nesuporuotų elektronų, todėl atsiranda atomų magnetiniai momentai.
• Svetainė kristalinė struktūra palengvina mainų sąveiką tarp atomų.
• Dėl to atomų magnetiniai momentai lygiagrečiai suderinti, sukuriant įmagnetėjimą.

Štai kodėl nikelis yra vienas iš retų kambario temperatūros feromagnetinių metalų. Labai šaunu!

Ar nikelis gali būti įmagnetintas?

Kadangi nikelis yra feromagnetinis metalas, jį galima lengvai paversti nuolatiniu magnetu.

Veikiant nikeliui išoriniu magnetiniu lauku, atomo lygmens magnetinis momentas susilygina. Anksčiau magnetiniai momentai buvo nukreipti atsitiktinėmis kryptimis. Dabar dėl taikomo lauko jie orientuojami tik viena kryptimi.

Tai vadinama įsimagnetinimas:

Nikelio įmagnetinimas suderinant magnetinius momentus

Net jei pašalinsite išorinį magnetą, šie magnetiniai momentai išliks užfiksuoti. Taip sukuriamas nuolatinis magnetas, turintis savo nuolatinį magnetinį lauką!

Kontroliuojant tokius veiksnius, kaip lyginimo kryptis ir temperatūra įmagnetinimo metu, aukštos kokybės nikelio magnetus galima pritaikyti įvairioms reikmėms:

• Alnico magnetai stipriems nuolatiniams magnetams sukurti naudojamas aliuminio, nikelio ir kobalto lydinys.
• Įrašymo galvutės kietuosiuose diskuose duomenų saugojimui naudojamos nikelio magnetinės savybės.
• Elektrinės gitaros imtuvai stygų virpesius į elektrinius signalus paverčia nikelio magnetai.

Taigi nikelis yra ne tik natūraliai magnetinis metalas, bet ir mes galime panaudoti ir optimizuoti šias magnetines savybes paversdami nikelį magnetu.

Kada nikelis praranda magnetizmą?

Nors nikelis yra feromagnetinis ir gali būti lengvai įmagnetinamas, jo atomų magnetiniai momentai ilgainiui praranda savo griežtą orientaciją.

Jei nikelis kaitinamas aukštesnėje nei tam tikra temperatūra, vadinamoji Kiuri temperatūra, šiluminis judėjimas nusveria mainų sąveiką. Atomai pradeda keisti magnetinius momentus į atsitiktines orientacijas, greitai sumažindami bet kokį ankstesnį įmagnetėjimą.

Svetainė Kiuri temperatūra nikelio temperatūra yra 355 °C. Taigi, kol nikelis išlieka žemiau šio kritinio taško, jis pasižymi puikiomis feromagnetinėmis savybėmis.

Tačiau esant aukštesnei temperatūrai arba ilgesnį laiką esant žemesnei nei Kiuri taško temperatūrai, atomų išsidėstymas, kuris suteikia nikeliui puikias magnetines savybes, pradeda silpnėti.

Kai tai įvyksta, nikelis pereina į kitą magnetinę būseną, vadinamą paramagnetizmu:

• Atomų magnetiniai momentai pagal nutylėjimą nukreipti atsitiktinėmis kryptimis.
• Veikiami išorinio magnetinio lauko, šie momentai silpnai prisitaiko prie lauko.
• Pašalinus išorinį lauką, momentai vėl greitai atsitiktinai susikuria.

Aukšta temperatūra gali išmušti nikelio atomus iš griežtos padėties ir taip panaikinti feromagnetizmą. Tačiau atomų vidiniai magnetiniai momentai vis dar leidžia laikinai įgyti žemo lygio įmagnetėjimą.

Ar nikelio traukia magnetai?

Kadangi nikelis yra feromagnetinis metalas, jis stipriai traukia išorinius magnetus. Priešingai nei kiti metaliniai elementai, pavyzdžiui, varis ar aliuminis, kurie neturi magnetinės traukos.

Priartinus nikelio objektą prie nuolatinio magneto, jis šoktels link priešingo poliaus, o jo traukos jėga bus lengvai pastebima.

Dėl šio magnetizmo nikelis naudingas juodųjų metalų laužui atskirti ir tvarkyti perdirbant ir gaminant. Išoriniais magnetais galima tvarkyti nikelio gaminių, pavyzdžiui, smulkių detalių ir techninės įrangos, krūvas:

Nikelio laužą traukia magnetinės šlavimo mašinos

Svarbiausia prisiminti, kad nikelis, kaip ir kiti feromagnetiniai metalai, pats tampa magnetinis esant išoriniam magnetiniam laukui.

Taigi nikelis ne tik traukia prie nuolatinių magnetų. Jis taip pat stiprėja ir persireguliuoja priklausomai nuo magnetinių polių artumo:

Nikelio trauka sukelia įmagnetėjimą

Dėl to labai padidėja traukos jėgos. Todėl tikėkitės, kad netoliese esantys nikelio objektai skris arba prilips su stebėtinu stiprumu, palyginti su kitais metaliniais elementais.

Faktai apie nikelio magnetizmą ir įprastas programas

Dabar, kai jau supratote, kodėl nikelis yra magnetinis ir pasižymi feromagnetinėmis savybėmis, aptarsime keletą svarbiausių faktų apie nikelio magnetizmą ir įprastus magnetinius taikymus:

Pagrindiniai faktai apie nikelį kaip magnetinį metalą

• Vienas iš 3 feromagnetinių metalų (kartu su geležimi ir kobaltu).
• Nesuporuoti elektronai sukelia atomo magnetinius momentus
• Į veidą sukoncentruota kubinė kristalinė struktūra suteikia galimybę mainų sąveikai
• Išlieka magnetinis iki Curie temperatūros 355 °C
• Virš šios temperatūros virsta paramagnetiniu
• Stipriai traukia išoriniai magnetiniai laukai
• Lengvai paverčiamas nuolatiniu magnetu

Įprastos programos, kuriose naudojamas nikelio magnetizmas

• Alnico magnetai: Iš aliuminio, nikelio ir kobalto lydinių gaminami stiprūs nuolatiniai magnetai, naudojami varikliuose, jutikliuose, mikrofonuose ir kitur.
• Įrašymo galvutės: Juostinių magnetofonų ir kietųjų diskų skaitymo ir rašymo galvutės naudoja nikelio magnetines savybes duomenims saugoti.
• Elektrinės gitaros imtuvai: Gitaros imtuvai naudoja nikelio magnetus, kurie aptinka stygų vibracijas ir paverčia jas elektriniais signalais.
• Magnetinė atmintis: Eksperimentiniuose magnetinės operatyviosios atminties ir duomenų saugojimo tyrimuose nikelio nanovamzdeliai naudojami galimoms atminties reikmėms.
• Nikelio padengimas: Galvaninis nikelio padengimas sukuria apsauginę dangą, kuri apsaugo nuo korozijos. Dažnai naudojama neodimio magnetams ir kitiems magnetiniams komponentams, siekiant prailginti jų tarnavimo laiką.

Kaip matote, nikelis išsiskiria iš kitų metalų savo vidiniu magnetizmu net kambario temperatūroje. Daugelyje sričių išmaniosios taikomosios programos remiasi naudingomis nikelio magnetinėmis savybėmis, kurios pagerina jo funkcionalumą.

Taigi, kai kitą kartą naudosite mikrofoną, grosite elektrine gitara arba skaitysite duomenis iš kietojo disko, žinosite, kad nikelio magnetizmas leidžia naudoti šias kasdienes technologijas!