Los materiales magnéticos son aquellos que poseen naturalmente propiedades de atracción o repulsión sobre otros materiales. Por ejemplo: hierro, níquel, cobalto, ferrita.
El fenómeno de atracción y repulsión entre materiales se denomina magnetismo y es una parte del electromagnetismo (el campo de la física que combina los fenómenos eléctricos y magnéticos). Un campo magnético es un modelo matemático que explica la interacción magnética entre las corrientes eléctricas y los materiales magnéticos. El magnetismo se produce cuando los materiales están bajo la influencia de un campo magnético.
Los materiales magnéticos han sido estudiados por el hombre desde épocas antiguas y hoy son aprovechados en numerosas aplicaciones industriales y cotidianas. Se los reconoce con facilidad pues responden a la presencia de un imán (de hecho, sirven para construir imanes) o de un electroimán (un circuito eléctrico capaz de generar campos magnéticos).
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Tipos de materiales magnéticos
Se conocen varios tipos de materiales magnéticos, cada uno con una respuesta particular ante los estímulos de un campo magnético, y son:
- Diamagnéticos. Materiales que repelen los campos magnéticos a través de fuerzas de baja intensidad que, eventualmente, pueden ser cambiadas de manera transitoria.
- Paramagnéticos. Materiales capaces de responder a la acción de un campo magnético, siendo atraídos pero incapaces de ser permanentemente magnetizados. Si se retiran las propiedades paramagnéticas del campo magnético, simplemente desaparecen.
- Ferromagnéticos. Materiales fuertemente magnéticos, vinculados con el hierro y otros metales, que en condiciones normales son atraídos por un campo magnético y conservan el magnetismo. Sin embargo, al ser calentados por encima de la Temperatura de Curie (temperatura a la que un material ferromagnético se convierte en paramagnético), se vuelven paramagnéticos.
- Ferrimagnéticos. Materiales usualmente derivados de la ferrita y de tipo cerámico. Son susceptibles de magnetización permanente o por saturación (cuando ocurre esto, no aumenta más la magnetización aunque aumente la fuerza del campo magnético), tal y como los ferromagnéticos, pero con menos intensidad. También se convierten en paramagnéticos cuando son calentados por encima de la Temperatura de Curie.
- Superparamagnéticos. Materiales ferromagnéticos que se encuentran en suspensión en una matriz dieléctrica (material con baja conductividad eléctrica) y, por lo tanto, retienen algunas características de los ferromagnéticos y otras de los paramagnéticos.
- Ferritas. Materiales cerámicos con baja conductividad eléctrica. Son imanes muy potentes que responden potentemente a los campos magnéticos, incluso más que el hierro.
- No magnéticos. Materiales que no afectan en absoluto las líneas de un campo magnético, es decir, no responden al magnetismo de ninguna manera.
- Antiferromagnéticos. Materiales que rechazan la magnetización, incluso bajo el efecto de un campo magnético inducido, por más potente que sea.
Cabe aclarar, por último, que prácticamente toda la materia responde de alguna manera a la presencia de las fuerzas magnéticas, solo que no lo hace de la misma manera ni con el mismo grado de intensidad.
Ejemplos de materiales magnéticos
- Hierro (Fe). Es el material ferromagnético por excelencia. Es un metal de transición sumamente abundante en el planeta (el único metal más abundante que el hierro es el aluminio). El núcleo de la Tierra está hecho de este metal en estado líquido y, justamente, es su movimiento lo que genera los polos magnéticos del planeta que sirven a las brújulas para su funcionamiento.
- Cobalto (Co). Es un metal blanco azulado de propiedades ferromagnéticas, que suele hallarse junto al níquel, tanto en la tierra como en los meteoritos de hierro. Presenta numerosos estados de oxidación, que le permiten constituir diversos compuestos metálicos que a bajas temperaturas se muestran, en cambio, como antiferromagnéticos: óxido de cobalto (II) (CoO) y tetraóxido de dicobalto (Co3O4).
- Níquel (Ni). Es un metal de transición de color blanco amarillento, es muy dúctil y maleable y un gran conductor de la electricidad y del calor, por lo que es ferromagnético a temperatura ambiente. En muchos casos, comparte características con el hierro pero es mucho más resistente a la corrosión que el hierro.
- Bismuto (Bi). Es un elemento químico metálico muy escaso, al igual que la plata. a Es uno de los más fuertemente diamagnéticos (resistentes a la magnetización) que existen, es mal conductor de la electricidad y el calor, y en un campo magnético puede incrementar su resistencia eléctrica, y ser útil para medir la intensidad de las fuerzas en ese campo.
- Germanio (Ge). Es un semimetal de color blanco grisáceo, resistente a los ácidos y álcalis, que presenta la misma estructura cristalina del diamante. Dado que sus propiedades se consideran intermedias entre los metales y los no metales, este elemento es diamagnético, a pesar de ser un semiconductor de la electricidad.
- Grafito (C). Es una de las formas de aparición del carbono (junto al carbón y al diamante). Es negro, brillante, mal conductor de la electricidad y, por lo tanto, diamagnético, ya que opera en el mejor de los casos como un semiconductor.
- Gases nobles (halógenos). Son un conjunto de elementos de la tabla periódica que presentan una bajísima reactividad con cualquier otra sustancia, por lo que a menudo se los denomina “inertes”. Helio, argón, kriptón, neón y otros más son algunos ejemplos. En presencia de campos magnéticos son diamagnéticos.
- Magnesio (Mg). Aunque no se encuentra en forma libre en la naturaleza (sino como parte de otros compuestos (el magnesio es un metal liviano, insoluble en agua, color blanco plateado y sumamente inflamable, que tiene propiedades paramagnéticas.
- Ferrita. La ferrita es un material cerámico que responde muy potentemente a los campos magnéticos, incluso más que el hierro, lo que permite su utilización para magnetizar otros materiales y producir, por ejemplo, imanes.
- Acero suave. El acero es una aleación de hierro con otros elementos metálicos (como el níquel, cobalto o cobre) o no metálicos (como el carbono o el azufre) y, por lo tanto, retiene muchas de sus propiedades, dependiendo del porcentaje de mezcla que exhiba. El acero suave contiene niveles de carbono entre 0,15 y 0,25%, es decir, casi hierro puro, y conserva muchas de sus propiedades ferromagnéticas.
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