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quinta-feira, 17 de janeiro de 2013

Os Ímãs Permanentes e os Motores Puramente Magnéticos (Parte 1/2)

Atenção:


Originalmente, este tópico se encontrava aqui, em uma postagem única, todavia, como eu o tenho revisado frequentemente e, como ele vem crescendo e se tornando realmente muito extenso, eu tratei de particioná-lo (por enquanto, apenas em duas partes).

Aqui, nesta primeira parte, permanece apenas aquilo que diz respeito a uma contextualização básica sobre a História e a Física do Magnetismo, seus Parâmetros Característicos e sobre os Ímãs Permanentes e outros Materiais Magnéticos, enquanto que, tudo aquilo que é relativo, especificamente, aos Motores Puramente Magnéticos, foi transferido para a Parte 2. (mas não deixe de ver os linques ao final desta postagem).

Os Ímãs Permanentes na Natureza:


Ímãs permanentes são, objetos que produzem seus próprios campos magnéticos persistentes e constantes. Todos os ímãs permanentes são dipolos, ou seja, possuem sempre dois polos, denominados pólo sul e polo norte. Os dipolos não podem ser separados. Se um ímã for dividido em duas partes, independente das proporções destas, obtêm-se dois ímãs menores, cada um com um polo norte e um polo sul.

Eles são magnetos feitos de materiais ferromagnéticos que podem ser naturais (como a Magnetita, que é um óxido de Ferro – Fe3O4) ou artificiais (os mais tradicionais e antigos feitos de ferro com alto teor de carbono), de modo que, em ambos os caso, as suas propriedades magnéticas originam-se na organização atômica dos materiais.

Os magnetos naturais são minerais produzidos na natureza terrestre e não resultado dos esforços do homem e os antigos gregos chamavam essas pedras magnéticas de “substância magnetita”. A denominação “magnetita” deriva do nome da região onde elas eram encontradas na antiguidade, que era a Magnésia (região da Grécia), e magnésia significava para os gregos antigos "lugar das pedras mágicas", pois estas pedras "magicamente" atraiam-se.

Os chineses são ditos como ter tido conhecimento de alguns dos efeitos do magnetismo desde a antiguidade. Provavelmente eles foram os primeiros a observar que as pedras semelhantes a magnetita, quando suspensas livremente, tinham uma tendência a assumir um direcionamento persistente. Tais pedras foram talhadas e usadas inicialmente em artefatos de previsão místicos (geomancia), porém durante a dinastia chinesa Qin (221-206 a.C.) elas passaram a originar as primeiras bússolas magnéticas rudimentares.

O mineral apresenta forma cristalina isométrica, geralmente na forma octaédrica. É um material de dureza 5,5 – 6,5 na escala Mohs, é quebradiço, fortemente magnético, de cor preta e quando polido apresenta brilho metálico. Por séculos os cientistas se perguntam como a magnetita se torna magnetizada. Dr. Peter Wasilewski do Goddard Space Flight Center da NASA sugeriu que isso acontece como resultado da queda de raios de descarga atmosférica.

Todavia, é necessário também a ação de erosão do solo pelas águas das chuvas, com os rios carregando partículas minerais de compostos de óxidos de ferro (FeO e Fe2O3), formando depósitos naturais, principalmente próximos ao mar, concentrando-se nas praias também pela ação das ondas e das correntes marítimas.

O campo eletromagnético breve, porém extremamente intenso associado aos raios faz com que os domínios magnéticos (dipolos magnéticos moleculares) no mineral se alinhem. O fato de que a magnetita é encontrada apenas na profundidade rasa parece apoiar a teoria da necessidade de raios de descarga atmosféricas para elas se magnetizarem.

Normalmente esses domínios magnéticos são originalmente desordenados e, na somatória vetorial, se anulam mutuamente, mas, quando eles são alinhados o mineral é magnetizado. Isto é semelhante ao que acontece de maneira controlada e com uma intensidade muito menor, em um gravador de fita ou um disco rígido de computador, os quais se baseiam em camada partículas de óxido de ferro, que tê o seu padrão de campo magnético alterado, para uma ou para outra direção, por uma fonte de pequena energia magnética externa.

Amostras de magnetita podem ser magnetizadas em laboratório, mas é difícil comprovar quando isso ocorre na natureza até um afloramento da magnetita pode ser verificada antes e depois de um raio para a presença de magnetitas. No entanto, é evidente que o solo rico em óxidos ferrosos, principalmente em alta concentração, se torna muito melhor condutor elétrico e, por isso, atrai para si mais facilmente os raios.

A teoria do ferromagnetismo é baseada em forças eletrônicas de troca. Estas forças são tão fortes que estes materiais são magnetizados espontaneamente, mesmo na ausência de um campo aplicado externamente. No entanto, em laboratório, é preciso aplicar campos magnéticos para saturar um material ferrimagnético. Em alguns casos, mesmo o material na forma de pequenos grãos tem uma capacidade de reter magnetismo quase zero. Isso levanta a questão:

Por que não são todos os materiais ferrimagnéticos magnetizado para seus estados de saturação, mesmo no campo zero?

Para responder esta pergunta, postulou-se, em 1907, quando a teoria do ferromagnetismo tornou-se inicialmente avançada, que materiais ferromagnéticos são subdivididos em muitos subestruturas pequenas, chamadas domínios. Cada domínio, em si, é espontaneamente magnetizado à saturação, entretanto, a direção da magnetização varia de domínio para domínio. A somatória vetorial (somatória em que se considera a direção e o sentido da força) de todos os domínios, por conseguinte, produzem uma magnetização total quase zero. Não foi até a década de 1930 que a existência dos domínios foram confirmados experimentalmente.

De fato, o magnetismo se torna resultado de um direcionamento quase homogêneo dos spins dos elétrons dos átomos que se encontram em cada domínio, no interior do material. Isso é obtido durante a formação do material, quando as moléculas assumem uma orientação única ou predominante, de modo que cada molécula do material (ou ao menos a grande maioria delas), sendo um pequeno ímã natural, denominado de ímã molecular, somam-se, cada uma, ao efeito das demais.

O magnetismo se caracteriza pela formação de um campo de força estático de configuração bipolar e este, por linhas de força. Ambos os pólos têm a força magnética igual e, provavelmente, partículas subatômicas ainda desconhecidas, tratadas atualmente apenas como partículas virtuais, trafeguem por essas linhas, saindo do corpo do material do magneto por um de seus pólos e retornando ao mesmo corpo, na mesma exata proporção, pelo outro polo.

As linhas de força de um campo magnético são coletivamente chamadas de fluxo magnético, para o qual se usa o símbolo Φ, a letra grega Phi. A unidade de fluxo magnético (ou fluxo de indução magnética) no Sistema Internacional de Unidades de Medida (SI) é o Weber (Wb). Se o corpo de um magneto se encontra em um espaço isento de interferência de quaisquer outros campos magnéticos externos, ele apresentara um fluxo magnético constante.

A força magnética em torno de um magneto não é uniforme. Existe uma grande concentração de força em cada uma das extremidades polares do ímã e uma força muito fraca no centro. A prova deste fato pode ser obtida por meio de imersão um ímã em limalha de ferro. Verifica-se que muita limalha se agarra às extremidades do ímã, enquanto muito pouca adere ao centro.

Magnetos produzidos pelo homem a partir de materiais magnetizados são chamados ímãs artificiais. Eles podem ser feitos em uma variedade de formas e tamanhos e são amplamente utilizados em aparelhos elétricos. Ímãs artificiais são geralmente feitos a partir de ferro ou ligas de aço especiais que são geralmente magnetizados eletricamente.

O material a ser magnetizado é inserido como núcleo de uma bobina de fio isolado de elevada indutância e, então, uma corrente elétrica de intensidade muito elevada e fita circular pela bobina. Magnetos podem também ser produzidos por friccionamento do material não magnetizado com a magnetite, ou com um outro ímã artificial.

Ímãs artificiais são geralmente classificados como permanentes ou temporários, em função da sua capacidade de reter as suas propriedades magnéticas depois de a força de magnetização é removida. Ima feitos a partir de substâncias, tais como o aço temperado e certas ligas que retêm uma grande parte do seu magnetismo, são chamados de magnetos permanentes.

Estes materiais são relativamente difíceis de magnetizar devido à oposição oferecida para as linhas de força magnéticas quando as linhas de força tenta distribuir-se por todo o material. A oposição que o material oferece para as linhas de força magnética é denominada relutância. Todos os ímãs permanentes são produzidos a partir de materiais que têm uma alta relutância.

Um material com uma baixa relutância, tal como ferro macio ou aço silício recozido, são relativamente fáceis de magnetizar, mas irão manter apenas uma pequena parte do seu magnetismo uma vez que a força de magnetização é removida. Materiais do tipo que facilmente perdem a maior parte da sua força magnética são chamados ímãs temporários.

A quantidade de magnetismo que permanece em um ímã temporário é referida como o seu magnetismo residual. A capacidade de um material para reter uma quantidade de magnetismo residual é chamado de remanência do material.

A diferença entre um ímã permanente e um temporário pode ser indicada em termos de relutância, com um ímã permanente tendo uma elevada relutância e um ímã temporário tendo uma baixa relutância.

Os ímãs são também descritos em termos da permeabilidade dos seus materiais, ou à facilidade com que as linhas magnéticas de força se distribuem por todo o material.

Uma ímã permanente, o qual é produzido a partir de um material com uma certa relutância elevada, tem uma baixa permeabilidade. Um ímã temporário, produzido a partir de um material com uma baixa relutância, que têm uma alta permeabilidade.

Quando um material ferromagnético é magnetizado numa dada direção, ele não deve relaxar de volta a zero de magnetização quando o campo magnético imposto é removido. Como já foi dito alguns parágrafos acima, a quantidade de magnetização que ele mantém fora da ação de um campo campo magnético externo é chamado de remanência.

Todavia, ele poderá ser levado de volta para zero pela aplicação de um novo campo magnético externo reverso, na direção oposta ao da magnetização. A intensidade do campo externo reverso necessário para desmagnetizar o imã é chamada de coercividade.

Densidade de fluxo B e polarização magnética J, versus a força do campo magnético H,
para ímãs permanentes de baixa coercividade (aços, Alnicos).
Outrossim, se um campo magnético alternado é aplicado a um material ferromagnético, responsivamente a sua magnetização irá variar alternadamente dentro de uma faixa denominada ciclo de histerese. A perda do histórico da curva de magnetização é a propriedade chamada histerese e está relacionada com a existência de domínios magnéticos no material. Uma vez que os domínios magnéticos são orientadas, demandará um pouco de energia para reorientá-los de volta.

Esta propriedade dos materiais ferromagnéticos é útil como uma "memória" magnética. Já algumas outras composições de materiais ferromagnéticos reterá uma magnetização imposta indefinidamente e são úteis como "ímãs permanentes".

A dependência das propriedades magnéticas de uma direção preferencial é chamado anisotropia magnética. Existem vários tipos diferentes de fontes e anisotropia magnética:

Anisotropia de estruturas cristalinas (magnetocristalina): a estrutura atômica de um cristal apresenta direções preferenciais para a magnetização;

Anisotropia de forma (relativas ao formato dos grãos): quando uma partícula não é perfeitamente esférica, o campo de desmagnetização não será igual para todas as direções, criando um ou mais eixos preferenciais;

Anisotropia magnetoelástica: tensão residual ou aplicada pode alterar o comportamento magnético, levando a anisotropia magnética. O efeito magnetoelástico resulta da interação entre as orbitas dos spins. Os momentos de spin são acopladas à estrutura por meio dos elétrons orbitais. Se a estrutura for alterada pela tensão, as distâncias entre os átomos magnéticos é alterada e, portanto, as energias de interação são alteradas. Isto produz anisotropia magneto-elástica;

Anisotropia de troca: um tipo relativamente novo de visão, que ocorre quando os materiais anti-ferromagnéticos e ferromagnéticos interagem.

Atualmente, a anisotropia magnetocristalina tem uma grande influência sobre os usos industriais de materiais ferromagnéticos. Materiais com anisotropia magnética alta geralmente têm alta coercividade, ou seja, são  difíceis de desmagnetizar. Estes são chamados de materiais ferromagnéticos "duros", e são usados ​​para fazer ímãs permanentes.

Um ímã permanente bom deve produzir um campo magnético de intensidade elevada, com uma massa reduzida, e deve ser estável contra as influências que possam desmagnetizá-lo. As propriedades desejáveis de tais ímãs são tipicamente expressos em termos da remanência, da coercividade e do produto-energia (BH) max, as quais resultam, tanto dos elementos dos materiais magnéticos que os compõem, quando dos métodos envolvidos no seu processo de sua elaboração.

Materiais dos Imãs Permanentes Artificiais:


Ao longo do século 20, houve um aumento de 200 vezes no produto-energia máximo, BH max, de materiais magnéticos permanentes. O produto energético dos aços magnéticos disponíveis em 1900 giravam em torno de 2 kJ/m3 , mas os últimos ímãs comerciais tinham produtos-energia que excedem a 400 kJ/m3  A coercividade elevada significa que os materiais são muito resistentes a tornar-se desmagnetizados, uma característica essencial de um ímã permanente.

A primeira melhoria importante em materiais magnéticos permanentes no século 20 foi possibilitada pelo desenvolvimento da família ferro + alumínio (Al) + níquel (Ni) + cobalto (Co) de materiais. Esta família pode ser também denominada de “ímãs de metal”, caso não se queira usar o nome comercial Alnico.

Os imãs de Alnico são fabricados através do processo de fundição. Ao longo de 20 anos, quatro sub famílias de ímã de metal foram desenvolvidas:

1 - Ligas de Alnico isotrópicas, contendo apenas 12% de Co, ou menos;
2 – Ligas tratadas de moderada coercividade de campo, contendo de 20% a 25% de Co. Ligas de alnico anisotrópicas obtidas pela elevação da proporção de Cobalto, pelo resfriamento parcial do fundido imerso em um campo magnético e pela têmpera como tratamento térmico final;
3 - Ligas de alta coercividade, contendo mais de 30% de Co. aumentando o teor de cobalto e adicionando titânio e nióbio, tanto o valor de BH max, quanto a coercividade, ambos aumentam;
4 - Variedades colunar de ambos, 2 e 3 acima.

Os magnetos Alnico revolucionaram a indústria do ímã permanente na primeira metade do século 20, mas os processos de fabricação são complexos e as matérias-primas são caros. Em particular, o cobalto é um material estratégico cuja oferta está sujeita a mudanças no clima político mundial.

A dominação do mercado de ímã permanente pelos ímãs de metal Alnico foi desafiada pela introdução de ímãs de ferrite de cerâmica na década de 1950. O uso de ímãs de ferrite ultrapassou o uso de ímãs de metal no final dos anos 1960.

Ímãs permanentes de ferrite são a segunda grande família de materiais de ímã permanente e foram desenvolvidos pela Philips a partir de 1940. Ferrites são geralmente compostos cerâmicos ferrimagnéticos não-condutores, derivados do óxido de ferro tais como a hematite (Fe2O3) ou magnetite (Fe3O4), assim como os óxidos de outros metais. 

De um modo geral, as ferrites são, como a maioria das outras cerâmicas: materiais duros e quebradiços. Todavia, em termos das suas propriedades magnéticas, as diferentes ferrites são, muitas vezes, classificadas como "moles" ou "dura", no que se refere à sua coercividade magnética ser baixa ou alta.

Ímãs permanentes de ferrite são feitos de ferrites dura, que têm uma alta coercitividade e remanência alta depois da magnetização. Estas são compostas por óxidos de ferro e de bário ou estrôncio. Elas também conduzem o fluxo magnético bem e tem uma elevada permeabilidade magnética. Isto permite que estes ímãs chamados cerâmicos, armazenem campos magnéticos mais fortes do que o ferro em si. Eles são baratos, e são amplamente utilizados em produtos domésticos, tais como auto-falantes e ímãs de geladeira, mas também são, ainda, a primeira escolha para a maioria motores CC, separadores magnéticos, sensores de MRI (ressonância magnética) e automotivo.

Por sua vez, as ferrites macias são ferrites são utilizados em núcleos de dispositivos eletromagnéticos, tais como alguns tipos de transformadores e de indutores especiais. Contêm níquel, zinco e / ou compostos de manganês. Eles têm uma baixa coercividade e a coercividade baixa significa que a magnetização do material, pode facilmente reverter de direção, com a dissipação de muito pouca energia (perdas por histerese), ao mesmo tempo em que, um alta resistividade elétrica do material impede que correntes de Foucault trafeguem no núcleo (as correntes de Foucault são também uma causa de perda de energia em circuitos magnéticos).

Por causa de suas perdas comparativamente baixas devido a alta permeabilidade, combinada com a baixa coercividade, as ferrites macias podem operar em alta velocidade de comutação e campo, providos por sinais elétricos de altas frequências. Tais ferrites são amplamente utilizados nos núcleos de transformadores e indutores de RF, em aplicações tais como fontes de alimentação chaveada, em solenoides de alto desempenho e varredura e feixe de elétrons nos não tão antigos cinescópios.

O método para se produzir magnetos de ferrite, tanto isotrópicos quanto anisotrópicos, envolve calcinar  o óxido férrico e de bário ou de carbonato de estrôncio, em aquecimento de 1000 - 1350 °C, empregando em seguida  esferas de moagem para se obter partículas de cerca de 1 µm de diâmetro, depois a prensagem do pó (em um campo magnético para alinhar as partículas, no caso de ímãs anisotrópicos), e a sinterização do compactado para produzir formas regulares. É possível fabricar ímãs de borracha flexíveis e ou ímãs plásticos por mistura de pó de ferrite, com o material à base de borracha ou de plástico. Esses ímãs flexíveis têm muitos usos que variam de tiras e anéis magnéticos de vedações para sinais magnéticos e jogos.

A grande vantagem trazida pelos imãs de ferrite tem sido o seu custo e, apesar de já ter entrado em queda, principalmente pelo fim do emprego dos tubos de raios catódicos nos aparelhos receptores de T.V. e nos monitores de vídeo de informática hoje, as ferrites ainda correspondem a cerca de 2/3 da produção mundial de ímã por tonelagem e cerca de de 40% do mercado medido em termos financeiros.

A terceira família importante de materiais de ímãs permanente que pôde ser desenvolvida no século 20 baseiam-se nos elementos de terras raras, tais como o samário, o cério, o ítrio, o praseodímio, neodímio, gadolínio, etc. Muito embora estes materiais tenham sido reportados pela primeira vez apenas em 1936 (Drozzina e Janus), eles só passaram a ser desenvolvidos comercialmente durante os últimos 40 anos.

Metais de terras raras não puderam estar prontamente disponíveis até 1950, quando a pesquisa sobre as propriedades de de transição dos compostos de metais terras raras, consequentemente, se tornou possível. O desenvolvimento de ímãs de terras raras se tornou mais sério por volta de 1966, quando pesquisadores do Laboratório de Materiais da Força Aérea dos EUA descobriu que uma liga de ítrio e cobalto, YCo5  teve, de longe, a maior anisotropia magnética constante de qualquer material conhecido então.

A alta anisotropia dos metais de terras raras é o principal responsável pela força de magnetos de terras raras. Durante o fabrico de ímãs, um poderoso campo magnético alinha os grãos microcristalinos do metal de modo que seus eixos de magnetização preferencial apontam, predominantemente, na mesma direção, firmando um forte campo magnético no interior do material.

É difícil encontrar um outro material ou dispositivo cuja principal característica de mérito principal tenha sido aumentada por um fator de 200 dentro de um único século, como os ímãs permanentes.

O gráfico a seguir, apresenta a história do desenvolvimento de ímãs permanentes, olhando para os seus valores (BH) max, alcançados desde 1880, mostrando também, por  semelhança com uma escada, que as maiores melhorias foram feitas, principalmente, pela evolução de novos materiais.

Os pontos 1, 2 e 3 na figura são associados ao período em que todos os magnetos permanentes eram feitos de aços, já os pontos 4, 5, 6, 7 e 8, são para a época em que predominou os magnetos de Alnico, enquanto os pontos 9, 10, 11 e 12 revelam a recente era dos magnetos permanentes de terras raras. A figura a seguir, por sua vez, representa um esquema  que relaciona as mudanças no tamanho do ímã exigido para uma aplicação específica qualquer, associados aos mesmos pontos 1 – 12 do gráfico anterior.

Quanto ao desenvolvimento de materiais de ferrite, não criou-se registos para o valor de (BH) max eles no gráfico, porque o aumento da sua coercividade foi acompanhado por uma diminuição da remanência (ferrites moles), enquanto as ferrites duras competem com os imãs de terras raras.

Um ímã de neodímio (também chamado de ímã de neodímio-ferro-boro, ou menos especificamente de ímã de terras raras) é feito a partir de uma combinação de neodímio, ferro e boro — Nd2Fe14B. Esses ímãs são dotados de uma elevada densidade de fluxo em comparação com ímãs feitos de outros materiais e de mesma massa. Começou a ser produzido a partir de de 1980.

Todavia, eles são também mecanicamente frágeis e perdem seu magnetismo rapidamente e de modo irreversível em temperaturas elevadas (acima de 120 °C, que é a sua temperatura de Curie). Devido ao seu custo mais baixo, eles vêm rapidamente substituindo os ímãs de samário-cobalto na maioria das aplicações onde a temperatura não é crítica. Eles podem ser obtidos então, por meio de aglomerados de neodímio, ou sinterizados, que resulta em ímãs de fluxo ainda mais densos.

A utilização de tratamentos de superfície de proteção, tais como o revestimento em ouro, em níquel, em zinco, em estanho ou em resina epóxi pode proporcionar proteção contra a corrosão, se necessário.

Originalmente, o custo elevado destes imãs limitavam a sua utilização para aplicações que necessitam de magnetos de tamanho compacto, em conjunto com a força de campo elevada. Ambas, tanto as matérias-primas e quanto as licenças de patentes eram caros. A partir dos anos 1990, os ímãs de neodímio tornaram-se cada vez menos caros, e o baixo custo tem inspirado novos usos, tais como brinquedos de construção magnéticas, assim como as pesquisas de geometria para produção de torque de movimento giratório em motores puramente magnéticos.

Os elementos de terra rara (lantanídeos) em sua forma pura são metais que são ferromagnéticos, o que significa que, como o ferro, eles podem ser magnetizados, mas devido a sua  temperatura Curie baixa (inferiores à temperatura normal do ambiente), o seu magnetismo só pode aparece em baixas temperaturas.

Todavia, eles elaborados a formarem compostos com metais de transição, tais como ferro, níquel e cobalto, que têm temperaturas Curie bastante acima da temperatura ambiente. Assim, os magnetos de terras raras são feitas a partir destes compostos.

A vantagem dos compostos de terras raras juntamente com mais outros ferromagnéticos é que as suas estruturas cristalinas têm muito elevada anisotropia magnética. Isto significa que um cristal do material é fácil de magnetizar numa direção particular, mas resiste a ser magnetizado em qualquer outra direção.

Átomos de elementos de terras raras no estado sólido, podem manter elevados momentos magnéticos. Isto é uma consequência do enchimento incompleto do orbital f, o qual pode conter até 7 elétrons desemparelhados e com spins alinhados. Elétrons nesse orbital são fortemente localizados e, portanto, facilmente mantém os seus momentos magnéticos e funcionam como centros paramagnéticos. Momentos magnéticos em outros orbitais são muitas vezes perdidos devido a forte sobreposição com os vizinhos, por exemplo, os elétrons que participam em ligações covalentes formam pares que resultam em zero de spin.

Um cubo magnético (comercialmente denominado NEO-CUBE)
feito com 6 x 6 x 6 ímãs de neodímio esféricos.
Momentos magnéticos intensos ao nível atômico, em combinação com um alinhamento estável (anisotropia elevada) resulta em um produto-energia elevado e é por isso, e também pela grande variedade de formatos em que eles são apresentados, que ímãs de neodímio têm fascinado as pessoas já por muitos anos.

Para efeitos de propaganda, estima-se que, um ímã de neodímio mantido sob certas condições ambientais típicas, demandará um prazo de cerca de 500 anos para que o seu campo magnético (também chamado de indução magnética ou, mais apropriadamente de densidade do fluxo magnético) B, que é o número de linhas de fluxo por unidade de área que permeiam o campo magnético, na seção transversal da sua região interpolar, reduza-se a 50%. Esta é a alegada vida útil para estes magnetos.

Apesar de todos os avanços feitos no século 20 para melhorias das propriedades magnéticas de materiais magnéticos permanentes, depois que o homem passou a dominar a produção de magnetismo a partir da eletricidade, e principalmente pelo sedutor rápido desenvolvimento dos métodos de controle da corrente elétrica, os ímãs permanentes passaram a ser relegados a um segundo plano no âmbito das tecnologias de conversão de energia e, não obstante ao fato de que efetivamente campos magnéticos são, antes de tudo, armazéns de energia, os magnetos deixaram de ser vistos, de modo específico, como fontes dela, passando a ser usados apenas como elementos coadjuvantes nos sistemas geradores de energia elétrica e mecânica.

Uma evidência disso é o fato de que a definição preferida de “momento magnético” tem mudado ao longo do tempo. Antes de 1930, os livros didáticos definiam o momento usando pólos magnéticos. Desde então, a maioria tem definido em termos de correntes elétricas. Muito mais do que uma simples questão de opção entre sistemas de unidade de medida, tal mudança significou uma inibição do aprofundamento do desenvolvimento das teorias dos fenômenos de princípio magnetostáticos, em favorecimento de uma mais rápida evolução do conhecimento de fenômenos de princípio eletrostáticos.

Também a atenção para a novidade em consequência do início das teorias quânticas, causando uma exagerada e desnecessária cisão entre as mecânicas clássicas e quânticas e, apresentando está segunda, inicialmente, de uma maneira até certo ponto confusa quanto às teorias das partículas elementares e, tendo ainda isso nos chegado em uma época em que o homem não possuía conhecimento adequado sobre nanoestruturas, de um modo geral, provocou uma mudança de foco que também atrasou o desenvolvimento de uma maior profundidade para as teorias do magnetismo. De um momento para o outro, o homem desejou olhar microscopicamente muito profundamente, para além dos átomos, mesmo antes, e em detrimento, de compreender razoavelmente bem, e melhor, os princípios dos fenômenos físicos a nível ao nível molecular.

Tal atraso começou a ser compensado, apenas a partir de meados dos anos 1960, com novas visões sendo lançadas sobre os princípios magnetostáticos em ferromagnetismo e sobre as interações magnetoelásticas e também com a micromagnética, que mais recentemente vem fazendo com que o magnetismo seja reavaliado ao nível de materiais nanoestruturados, fato que é devido, principalmente, as pressões originadas das demandas comerciais por mídias magnéticas cada vez de mais alta densidade e pelo emprego das técnicas de espectroscopia por ressonância magnética nuclear.

Graças a isso, as nanopartículas de domínio magnéticos único passaram a constituir um modelo de sistema importante em magnetismo. Em particular, os conjuntos de nanopartículas superparamagnéticas podem apresentar uma grande variedade de comportamentos diferentes, dependendo das interações inter-partículas. A partir do isolamento de nanopartículas ferromagnéticas de domínio único, tanto o comportamento da magnetização interativa, quanto a não interativa, entre conjuntos de partículas tem sido revisado. Atenção especial tem sido dada para o tempo de relaxação do sistema. No caso da interação entre as nanopartículas, a lei relaxamento habitual de Néel-Brown (fenômeno magnético dependentes do tempo conhecido como viscosidade magnética) se torna modificada. Com interações crescentes, tanto o comportamento spin desordenado, quanto o superparamagnetismo modificado e o superferromagnetismo podem ser obtidos e explicados.

Concomitante a isso, nas recentes décadas, a spintrônica começou a emergir, a partir de descobertas na década de 1980 sobre fenômenos de transporte de elétrons que são spin-dependentes em dispositivos de estado sólido. Assim, modernos dispositivos de spintrônica dependem não apenas da carga elétrica do elétron mas também de seu spin.

3 comentários:

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    1. Eu visitei esta página e recomendo. É recheada de muitas ideias sugestivas.

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    2. Concordo! A ideia está mais que clara, alguns detalhes estão ocultos e uma deles é o revestimento de cada imã diminuindo sua ação lateral! Uma vez restringindo as linhas de campo se conseguirá maior eficiência. maracaja.jr@bol.com.br

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