Manyetik malzemelerin yaratılması ve kullanılmasının tarihi

Manyetik malzemelerin kullanım tarihi, keşif ve araştırma tarihi ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. manyetik olaylar, ayrıca manyetik malzemelerin gelişim tarihi ve özelliklerinin iyileştirilmesi.

İlk sözler manyetik malzemeler için Mıknatısların çeşitli rahatsızlıkları tedavi etmek için kullanıldığı eski zamanlara kadar uzanıyor.

Doğal bir malzemeden (manyetit) yapılan ilk cihaz Çin'de Han Hanedanlığı döneminde (MÖ 206 - MS 220) üretildi. Lunheng metninde (MS 1. yüzyıl) şu şekilde anlatılır: "Bu alet bir kaşığa benziyor ve bir tabağa koyarsanız sapı güneyi gösterecek." Geomancy için böyle bir "cihaz" kullanılmış olmasına rağmen, pusulanın bir prototipi olarak kabul edilir.

Han Hanedanlığı döneminde Çin'de oluşturulan pusulanın prototipi: a — gerçek boyutlu model; b - buluşun anıtı

18. yüzyılın sonuna kadar.doğal olarak mıknatıslanmış manyetitin ve onunla mıknatıslanmış demirin manyetik özellikleri yalnızca pusula imalatında kullanılıyordu, ancak bir evin altına gizlenebilecek demir silahları tespit etmek için bir evin girişine yerleştirilen mıknatıslarla ilgili efsaneler var. gelen kişinin kıyafetleri.

Yüzyıllar boyunca manyetik malzemelerin yalnızca pusula üretimi için kullanılmasına rağmen, birçok bilim adamı manyetik olayları incelemekle meşguldü (Leonardo da Vinci, J. della Porta, V. Gilbert, G. Galileo, R. Descartes, M. Lomonosov, vb.), manyetizma biliminin gelişmesine ve manyetik malzemelerin kullanımına katkıda bulunmuştur.

O sırada kullanımda olan pusula iğneleri doğal olarak mıknatıslandı veya mıknatıslandı doğal manyetit… Ancak 1743 yılında D. Bernoulli mıknatısı bükerek ona at nalı şeklini verdi ve bu da mıknatısın gücünü büyük ölçüde artırdı.

XIX yüzyılda. elektromanyetizmanın araştırılması ve uygun cihazların geliştirilmesi, manyetik malzemelerin yaygın kullanımı için ön koşulları oluşturmuştur.

1820'de HC Oersted, elektrik ve manyetizma arasındaki bağlantıyı keşfetti. W. Sturgeon, keşfine dayanarak 1825 yılında, dielektrik vernikle kaplı, 30 cm uzunluğunda ve 1,3 cm çapında, at nalı şeklinde bükülmüş, üzerinde 18 tur tel bulunan bir demir çubuk olan ilk elektromıknatısı yaptı. temas kurarak bir elektrik piline bağlı yara. Mıknatıslanmış demir at nalı 3600 g yük tutabilir.

Mersin balığı elektromıknatısı (noktalı çizgi, elektrik devresi kapalıyken hareketli elektrik kontağının konumunu gösterir)

P. Barlow'un çevredeki demir içeren parçaların oluşturduğu manyetik alanın gemilerin pusulaları ve kronometreleri üzerindeki etkisini azaltmak için yaptığı çalışmalar da aynı döneme aittir. Barlow, manyetik alan koruma cihazlarını uygulamaya koyan ilk kişiydi.

İlk pratik uygulama manyetik devreler telefonun icadı tarihi ile ilgili. 1860 yılında Antonio Meucci, Teletrophone adlı bir cihaz kullanarak sesleri teller üzerinden iletme yeteneğini gösterdi. A. Meucci'nin önceliği ancak 2002'de kabul edildi, o zamana kadar A. Bell, 1836 buluş başvurusunun A. Meucci'nin başvurusundan 5 yıl sonra yapılmış olmasına rağmen, telefonun yaratıcısı olarak kabul ediliyordu.

T.A.Edison, telefonun sesini trafo, 1876'da P. N. Yablochkov ve A. Bell tarafından aynı anda patentlendi.

1887'de P. Janet, ses titreşimlerini kaydetmek için bir cihazı açıklayan bir çalışma yayınladı. İçi boş metal silindirin uzunlamasına yuvasına, silindiri tamamen kesmeyen toz kaplı çelik kağıt yerleştirildi. Akım silindirden geçtiğinde, toz parçacıklarının etkisi altında belirli bir şekilde yönlendirilmesi gerekiyordu. manyetik alan akımı.

1898'de Danimarkalı mühendis V. Poulsen, O. Smith'in ses kayıt yöntemleri hakkındaki fikirlerini pratik olarak uyguladı. Bu yıl, bilgilerin manyetik olarak kaydedilmesinin doğum yılı olarak kabul edilebilir. V. Poulsen, manyetik kayıt ortamı olarak manyetik olmayan bir rulo üzerine sarılmış 1 mm çapında çelik bir piyano teli kullandı.

Kayıt veya oynatma sırasında, tel ile birlikte makara, eksenine paralel hareket eden manyetik kafaya göre döner. Manyetik kafalar gibi kullanılan elektromıknatıslar, bir ucu çalışma katmanı üzerinde kayan bir bobine sahip çubuk şeklinde bir çekirdekten oluşur.

Daha yüksek manyetik özelliklere sahip yapay manyetik malzemelerin endüstriyel üretimi ancak metal eritme teknolojilerinin gelişmesi ve iyileştirilmesinden sonra mümkün olmuştur.

XIX yüzyılda. ana manyetik malzeme %1,2 ... 1,5 karbon içeren çeliktir. XIX yüzyılın sonundan itibaren. yerini silikon alaşımlı çelik almaya başladı. XX yüzyıl, birçok manyetik malzeme markasının yaratılması, bunların mıknatıslanması için yöntemlerin geliştirilmesi ve belirli bir kristal yapının oluşturulması ile karakterize edilir.

1906'da, sert kaplamalı bir manyetik disk için bir ABD patenti yayınlandı. Kayıt için kullanılan manyetik malzemelerin zorlayıcı kuvveti düşüktü, bu da yüksek artık endüktans, geniş çalışma katmanı kalınlığı ve düşük üretilebilirlik ile birlikte manyetik kayıt fikrinin 20'li yıllara kadar pratik olarak unutulmasına yol açtı. yüzyıl.

1925'te SSCB'de ve 1928'de Almanya'da, üzerine karbonil demir içeren bir toz tabakasının uygulandığı esnek kağıt veya plastik bant olan kayıt ortamları geliştirildi.

Geçen yüzyılın 20'li yıllarında. manyetik malzemeler, demir ile nikel (permaloid) ve demir ile kobalt (permendura) alaşımlarına dayalı olarak oluşturulur. Yüksek frekanslarda kullanım için, içinde dağılmış demir tozu parçacıkları ile vernikle kaplanmış kağıttan yapılmış lamine malzeme olan ferrocard'lar mevcuttur.

1928 yılında Almanya'da halka ve çubuk şeklindeki maçaların imalatında dolgu maddesi olarak kullanılması önerilen mikron büyüklüğündeki parçacıklardan oluşan bir demir tozu elde edildi.Bir telgraf rölesinin yapımında kalıcı alaşımın ilk uygulaması da aynı döneme aittir.

Permalloy ve permendyur, nikel ve kobalt gibi pahalı bileşenleri içerir, bu nedenle uygun hammaddelerin bulunmadığı ülkelerde alternatif malzemeler geliştirilmiştir.

1935'te H. Masumoto (Japonya), silikon ve alüminyum (alcifer) ile alaşımlanmış demire dayalı bir alaşım yarattı.

1930'larda. yüksek (o zamanlar) zorlayıcı kuvvet ve özgül manyetik enerji değerlerine sahip olan demir-nikel-alüminyum alaşımları (YUNDK) ortaya çıktı. Bu tür alaşımlara dayalı mıknatısların endüstriyel üretimi 1940'larda başladı.

Aynı zamanda çeşitli çeşitlerde ferritler geliştirilerek nikel-çinko ve manganez-çinko ferritler üretilmiştir. Bu on yıl aynı zamanda permaloid ve karbonil demir tozlarına dayalı manyeto-dielektriklerin geliştirilmesini ve kullanılmasını da içeriyordu.

Aynı yıllarda, manyetik kaydın iyileştirilmesi için temel oluşturan gelişmeler önerildi. 1935'te Almanya'da, çalışma katmanı manyetitten oluşan manyetik bir bandın sesi kaydetmek için kullanıldığı Magnetofon-K1 adlı bir cihaz yaratıldı.

1939'da F. Matthias (IG Farben / BASF), bir destek, yapışkan ve gama demir oksitten oluşan çok katmanlı bir bant geliştirdi. Permaloid bazlı manyetik çekirdeğe sahip halka manyetik kafalar, oynatma ve kayıt için oluşturulmuştur.

1940'larda. radar teknolojisinin gelişimi, bir elektromanyetik dalganın manyetize edilmiş ferrit ile etkileşiminin araştırılmasına yol açtı. 1949'da W. Hewitt, ferritlerde ferromanyetik rezonans olgusunu gözlemledi. 1950'lerin başında.Ferrit bazlı yardımcı güç kaynakları üretilmeye başlandı.

1950 lerde. Japonya'da, YUNDK alaşımlarından daha ucuz olan, ancak özgül manyetik enerji açısından onlardan daha düşük olan sert manyetik ferritlerin ticari üretimi başladı. Manyetik bantların bilgisayarlarda bilgi depolamak ve televizyon yayınlarını kaydetmek için kullanılmaya başlanması da aynı döneme dayanmaktadır.

Geçen yüzyılın 60'larında. kobalt ile itriyum ve samaryum bileşiklerine dayalı manyetik malzemelerin geliştirilmesi devam etmektedir ve bu, önümüzdeki on yılda endüstriyel uygulamaya ve çeşitli türlerdeki benzer malzemelerin geliştirilmesine yol açacaktır.

Geçen yüzyılın 70'lerinde. ince manyetik filmlerin üretimi için teknolojilerin geliştirilmesi, bilgilerin kaydedilmesi ve saklanması için yaygın kullanımlarına yol açtı.

Geçen yüzyılın 80'lerinde. NdFeB sistemine dayalı sinterlenmiş mıknatısların ticari üretimi başlıyor. Aynı sıralarda, permaloide ve bazı durumlarda elektrikli çeliklere alternatif haline gelen amorf ve biraz sonra nanokristalin manyetik alaşımların üretimi başladı.

1985'te nanometre kalınlığında manyetik katmanlar içeren çok katmanlı filmlerdeki dev manyetodirenç etkisinin keşfi, elektronikte yeni bir yönün temelini attı - spin elektroniği (spintronik).

Geçen yüzyılın 90'larında. SmFeN sistemine dayalı bileşikler, kompozit sert manyetik malzemelerin spektrumuna eklendi ve 1995 yılında manyetodirenç tünelleme etkisi keşfedildi.

2005 yılındadev tünel manyetoresistance etkisi keşfedildi. Bundan sonra, sert manyetik disklerin birleşik kayıt / çoğaltma kafalarında, manyetik teyp cihazlarında vb. Rastgele erişimli bellek cihazları da oluşturuldu.

2006 yılında dikey manyetik kayıt için manyetik disklerin endüstriyel üretimi başladı. Bilimin gelişmesi, yeni teknolojilerin ve ekipmanların geliştirilmesi, yalnızca yeni malzemeler yaratmayı değil, aynı zamanda daha önce yaratılmış olanların özelliklerini iyileştirmeyi de mümkün kılar.

XXI yüzyılın başlangıcı, manyetik malzemelerin kullanımıyla ilgili aşağıdaki ana araştırma alanları ile karakterize edilebilir:

• elektronikte - düz ve ince filmli cihazların kullanıma girmesi nedeniyle ekipman boyutunun küçültülmesi;

• kalıcı mıknatısların geliştirilmesinde - çeşitli cihazlarda elektromıknatısların değiştirilmesi;

• depolama aygıtlarında — bellek hücresinin boyutunu küçültme ve hızı artırma;

• elektromanyetik korumada - kalınlıklarını azaltırken geniş bir frekans aralığında elektromanyetik kalkanların verimliliğini artırmak;

• güç kaynaklarında — manyetik malzemelerin kullanıldığı frekans aralığının sınırlarının genişletilmesi;

• manyetik parçacıklara sahip sıvı homojen olmayan ortamda - etkili uygulama alanlarını genişletiyor;

• farklı türlerde sensörlerin geliştirilmesi ve yaratılmasında - yeni malzeme ve teknolojilerin kullanılmasıyla aralığın genişletilmesi ve teknik özelliklerin (özellikle hassasiyet) iyileştirilmesi.