Strona5

5

1.2.3. Materiały ferromagnetyczne

Istnieje grupa materiałów, należą do niej przede wszystkim Fe, Ni i Co, która charakteryzuje się szczególnie wysoką wartością podatności magnetycznej, wiele rzędów wyższą niż podatność materiałów paramagnetycznych. Materiały te nazwano materiałami ferromagnetycznymi.

Podstawowym warunkiem wystąpienia ferromagnetyzmu jest istnienie w materiale nieskompensowanych spinowych momentów magnetycznych, które mogą występować tylko w atomach z nie zapełnionymi powłokami. Jest to jednak warunek konieczny, ale nie wystarczający, ponieważ nie zapełnione powłoki mają także pierwiastki nie wykazujące ferromagnetyzmu. Drugim warunkiem zaistnienia zjawiska ferromagnetyzmu jest występowanie w krysztale materiału tzw. sił wymiany występujące najczęściej w ciałach krystalicznych, w których atomy tworzą periodyczną, ciasno upakowaną sieć przestrzenną. Układ, w którym elektrony oddziałują na siebie siłami elektrycznymi, jest najbardziej trwały i stan o najmniejszej energii wystąpi, gdy ich momenty spinowe będą skierowane zgodnie. W takim układzie następuje spontaniczne uporządkowanie momentów magnetycznych atomowych.

a)    b)    c)

i ł

Rys. 3 . Rodzaje uporządkowania momentów magnetycznych atomów : a - ferromagnetyczny, b - antyferromagnetyczny, c - ferromagnetyczny

Trzy różne przypadki uporządkowania momentów atomowych przedstawiono na rys.3. Pierwszy przypadek przedstawiony na rys.3a charakteryzuje ferromagnetyzm, drugi (rys.3 b) - antyferromagnetyzm, trzeci (rys.3c)- ferrimagnetyzm.

Wszystkie materiały ferromagnetyczne charakteryzuje temperaturą zwana temperaturą Curie lub punktem Curie 0_C, przy której energia drgań cieplnych atomów jest już tak dużą że wystarcza do całkowitego zniszczenia efektu spontanicznego namagnesowania materiału. W tabeli 1 zamieszczono wartości ©_c dla niektórych ferromagnetyków.

Tabela 1. Temperatury Curie niektórych materiałów ferromagnetycznych

Symbol
ferromagnetyka	0c K
Co	1393
Fe	1043
Ni	631

Monokryształy materiałów ferromagnetycznych charakteryzują się anizotropią własności magnetycznych. Objawia się ona różnymi własnościami magnesowania w różnych kierunkach osi kryształów.