Вы когда-нибудь задумывались, как на свалках сортируют горы мусора, чтобы отделить пригодные для вторичной переработки материалы от неперерабатываемых или определить, какие материалы можно использовать повторно для каких целей? Они используют различные методы разделения — от ручного до машинного, поскольку имеют дело с различными типами материалов.
Один из очень эффективных методов, который используют почти все крупные свалки металлолома, — это намагничивание. Удерживая мощный магнит над мусором, можно извлекать железосодержащие или “черные” металлы, оставляя после себя ”цветные“ металлы, такие как медь, латунь и бронза. Конечно, пластиковые изделия не будут намагничиваться так же хорошо, но их легко идентифицировать и разделить.
Как работает магнетизм
Люди знали о магнетизме тысячи лет, и наше понимание этого уступило место различным формам технологии, которые поддерживают некоторые из наиболее важных отраслей промышленности нашего времени. Поскольку силы, действующие в магнетизме, невидимы, его легко можно принять за магию или сверхъестественное явление. Неудивительно, что многие магические трюки связаны с использованием магнетизма из-за его особенностей, противоречащих физике.К разочарованию суеверных, магнетизм — это чистая наука.
Лучший способ понять, как работает магнетизм, — это посмотреть в электронный микроскоп и изучить движение электронов. Атом состоит в основном из трех типов элементарных частиц — протонов и нейтронов, из которых состоит ядро, и электронов, которые вращаются вокруг ядра и заполняют орбитали атома.
Электроны обычно приходят парами, оба из которых вращаются, но в противоположных направлениях. Вращение электронов и их движение по орбите атома создает магнитное поле. Поскольку пара электронов вращается в противоположных направлениях, они нейтрализуют друг друга, устраняя свою магнитную способность. Однако у некоторых атомов есть неспаренные электроны, которые имеют одинаковые орбитали. Эти электроны вращаются в одном направлении, создавая силу, которая либо притягивает, либо отталкивает другие атомы с неспаренными электронами. Кстати, Запорожские Вести доступны на страницах специализированного сайта.
Типы магнетизма
Поскольку с электронами атома при воздействии внешних сил может происходить много разных вещей, магнетизм также может проявляться по-разному. Вот некоторые из распространенных типов магнетизма, с которыми вы можете столкнуться при попытке намагничивания различных типов материалов.
-
Диамагнетизм
– Все материалы имеют естественную тенденцию противостоять приложенному магнитному полю, за исключением тех, которые обладают парамагнитными свойствами. Эта реакция на внешнее намагничивание называется диамагнетизмом.
-
Парамагнетизм
– Некоторые материалы имеют тенденцию усиливать внешнее магнитное поле и в процессе подавлять свою диамагнитную реакцию. Каждый из их атомов имеет один неспаренный электрон, который может свободно направлять свой магнитный момент в любом направлении, где существует приложенное магнитное поле.
-
Ферромагнетизм
Подобно парамагнитным материалам, ферромагнитные материалы имеют неспаренные электроны на своих орбиталях. Единственное различие заключается в том, что собственный магнитный момент этих неспаренных электронов также имеет тенденцию ориентироваться параллельно друг другу для поддержания низкоэнергетического состояния, что позволяет им сохранять магнитную силу даже в отсутствие приложенного поля.
-
Антиферромагнетизм
– Очевидно, что это противоположно ферромагнетизму. Собственный магнитный момент неспаренных электронов имеет тенденцию ориентироваться напротив друг друга, а не параллельно друг другу. В результате они не создают своего собственного магнитного поля и полностью зависят от приложенного поля для создания магнитного притяжения.
-
Ферримагнетизм
– Некоторые материалы обладают свойствами как ферромагнетика (сохраняют намагниченность в отсутствие магнитного поля), так и антиферромагнетика (иногда зависят от внешней намагниченности). Магнетит, первое обнаруженное магнитное вещество, первоначально считавшееся ферромагнетиком, на самом деле является ферритом.
Типы магнитов
Теперь, когда мы понимаем, как работает магнетизм на субатомном уровне, мы можем заключить, что некоторые металлы обладают естественными магнитными свойствами и что магнитными свойствами определенных металлов можно манипулировать. Это означает, что не все металлы являются магнитными, но их можно сплавлять с другими металлами, чтобы они стали единым целым. Магнитные металлы можно разделить на три типа:
-
Временные магниты
– Это металлы, которые намагничиваются при воздействии магнитного поля и теряют свой магнетизм при удалении магнитного поля.
-
Постоянные магниты
– Некоторые металлы обладают естественными магнитными свойствами. Они могут притягивать металлы, которые проявляют тот же тип магнетизма, что и они. Лучшие примеры включают alnico (сплав алюминия, никеля и кобальта) и ферриты (оксиды железа в сочетании с никелем, стронцием или кобальтом).
-
Электромагниты
– Когда вы пропускаете электрический ток через катушку с металлическим сердечником, таким как медь, вы создаете магнитное поле, которое исчезает при отключении тока.
Между тем, существует множество применений, связанных с использованием металла, где магнетизм не нужен. Поэтому крайне важно идентифицировать не только металлы, которые могут быть намагничены, но и металлы, которые не притягиваются магнитами. Некоторые из наиболее распространенных типов металлов, притягиваемых магнитами, включают железо, кобальт, никель и некоторые сплавы редкоземельных металлов.
Лучшими примерами немагнитных металлов являются медь и ее сплавы, такие как бронза и латунь. Фактически, они отделяются от лома с помощью магнетизма для извлечения магнитных металлов, таких как железо, смешанное с ними. С другой стороны, медь также является разновидностью металла, используемого в магнитах, особенно в электромагнитах, из-за ее высокой электропроводности.
Если вы планируете использовать металлы в своем проекте, важно обратить внимание на то, какие металлы являются магнитными, а какие нет. Чтобы быть абсолютно уверенным в том, что вы выбираете правильные материалы, проконсультируйтесь с такими экспертами, как Rotax Metals. Они могут дать вам совет не только относительно наиболее идеального типа металла для использования, но и относительно точной марки и толщины.