Magnetostrykcja – co to jest, jak sprawdzić?
Mimo, że zjawisko magnetostrykcji jest znane od wielu lat, to nadal fascynuje naukowców, którzy dopiero niedawno zaczęli znajdować dla niego praktyczne zastosowanie. Pierwsze obserwacje przeprowadził brytyjski fizyk, James Joule, miało to miejsce w roku 1842. Podczas obserwowania namagnesowania stali i żelaza zwrócił on uwagę na to, że pod wpływem działania pola magnetycznego materiały badane materiały ulegały odkształceniu. Od tego czasu minęło już prawie dwa wieki, a nadal zjawisko to nie zostało w pełni zbadane, i cały czas znajdują się dla niego kolejne zastosowania. Odwrotny efekt ma zjawisko Villariego – w jego przypadku zmiana wymiarów zewnętrznych wpływa na zmianę właściwości magnetycznych. Przez wiele lat zjawisko magnetostrykcji nie miało praktycznego zastosowania. Wynikało to z faktu, że tradycyjne materiały, takie jak kobalt, nikiel czy żelazo odkształcają się w bardzo niewielkim zakresie. Współczynnik magnetostrykcji wynoszący 0,05% to było zbyt mało, żeby to praktycznie wykorzystać, gdyż nie było tak silnych pól magnetycznych. Nowoczesne materiały, opracowane w drugiej połowie XX wieku, bardzo zmieniły możliwości wykorzystania magnetostrykcji, pozwalając na uzyskanie współczynnika rzędu 0,2%. Bazują one na pierwiastkach ziem rzadkich, takich jak dyspoz i terb, w różnym składzie procentowym. Obecnie najczęściej używany jest stop zawierający 67,5% Fe, 9,6% Tb i 22,9% Dy.
Praktyczne zastosowanie magnetostrykcji
Stopy metali, które mają wysoki współczynnik magnetostrykcji, są wykorzystywane w wielu specjalistycznych zastosowaniach. Z uwagi na swoje właściwości stanowią ciekawą alternatywę dla piezoelektryków, zarówno w przemyśle jak też badaniach naukowych. Używa się ich przede wszystkim w różnego rodzaju czujnikach i sensorach. Czujniki ruchu, siły czy pola magnetycznego, pompy hydrauliczne czy zawory wtrysków paliwa to tylko niektóre z miejsc, gdzie świetnie zdają egzamin. Ale można je też spotkać w pompach hydraulicznych, myjkach ultradźwiękowych, sonarach czy sejsmografach. Ciekawym zastosowaniem tych materiałów są też generatory ultradźwięków. A jeśli połączy się je ze specjalnym tłokiem, to mogą służyć jako pompy, pompujące ciecz pod działaniem ruchów oscylacyjnych. Wszystkie wymienione wyżej zastosowania pozwalają na uzyskanie wysokiej precyzji i dokładności, dlatego też sprawdzają się w specjalistycznym sprzęcie. Ale magnetostrykcja w niektórych przypadkach jest niepożądana, i trzeba ją w jakiś sposób wyeliminować. Ma to miejsce głównie w urządzeniach elektrotechnicznych, takich jak transformatory czy dławiki indukcyjne, w których wytwarza się fala akustyczna. Ograniczenie takiego hałasu jest sporym wyzwaniem dla inżynierów i wymaga używania nowoczesnych materiałów i metod projektowania.
Źródła:
Tagi:
czwartek 2020-01-02T18:00:00