Er sink segulmagnaðir? Þessi spurning vaknar oft þegar rætt er um þennan fjölhæfa málm. Þrátt fyrir víðtæka notkun er sink ekki segulmagnaðir. Ólíkt járni eða nikkel, skortir atómbygging sink óparaðar rafeindir, sem gerir það díamagetetískt. Þetta þýðir að það hrindir segulsviðum svaka frekar en að laðast að þeim.
Non seguletískt eðli sink er dýrmætt í ýmsum forritum, sérstaklega þar sem forðast þarf segul truflanir. Allt frá tæringarþolnum húðun til rafsegulvarnar í rafeindatækni, einstök eiginleikar Zink gera það ómissandi í nútíma iðnaði.
Að skilja einkenni ó segulmagns skýrir ekki aðeins sameiginlegan misskilning heldur dregur einnig fram mikilvægi fjölbreyttra efniseigna í tækni og Die Casting Manufacturing.
1. Hvað er sink og hvað er segulmagn
Sink, bláhvítur málmur með atómnúmer 30, gegnir lykilhlutverki í ýmsum atvinnugreinum. Uppgötvuð í málmformi árið 1746 af Andreas Marggraf, sink hefur orðið ómissandi í nútímalífi. Samkvæmt bandarísku jarðfræðikönnuninni náði alþjóðleg sinkframleiðsla um það bil 13,2 milljónir tonna árið 2020 og benti á mikilvægi þess í iðnaðarheiminum.
Að skilja segulmagnaða eiginleika efna er nauðsynlegur fyrir fjölmörg forrit, allt frá hversdagslegum græjum til nýjustu tækni. Þegar við kafa í tengslum Sink við segulmagn, munum við afhjúpa heillandi innsýn um þennan fjölhæfa þátt og sinn einstaka stað í lotukerfinu.
2. Segul eðli sinks
2.1 Flokkun sinks
Sink fellur í flokkinn af díamagnetískum efnum. Þessi flokkun gæti hljómað flókið, en það þýðir einfaldlega að sink sýnir veika frávísun þegar hún verður fyrir segulsviðum. Diamagnetic eiginleiki sinks er magngreindur með segulnæmi þess, sem er um það bil -1,56 × 10⁻⁵ (víddarlausar Si einingar) við stofuhita.
2.2 Segulsvörun
Þegar viðbrögð eru fyrir utanaðkomandi segulsvið er svörun sinks mjög frábrugðin því sem við fylgjumst með í algengum segulmagni eins og járni. Í stað þess að laðast að sinki ýtir sink svakalega frá segulmagnaðir. Sýnt er fram á þessa hegðun með Faraday aðferðinni, þar sem lítið stykki af sinki, sem er svifað af þunnum þráð, verður örlítið hrakið þegar sterkur segull er færður nálægt því.
Til að skýra þessa hegðun skaltu íhuga eftirfarandi töflu sem ber saman segulnæmi:
| Efnisgerð | Segul næmi (χ) | dæmi |
| Ferromagnetic | Stór jákvætt (> 1000) | Járn (χ ≈ 200.000) |
| Paramagnetic | Lítið jákvætt (0 til 1) | Ál (χ ≈ 2,2 × 10⁻⁵) |
| Diamagnetic | Lítil neikvæð (-1 til 0) | Sink (χ ≈ -1,56 × 10⁻⁵) |
3. Af hverju sink er ekki segulmagnaðir
3.1 Atómbygging sink
Skortur á segulmagnaðir eiginleika sink er hægt að rekja til rafeindastillingar þess. Fyrirkomulag rafeinda í ytri skel sink gegnir lykilhlutverki við að ákvarða segulhegðun þess.
Rafeindastilling sinks er [AR] 3D⊃1; ⁰4S⊃2 ;. Þetta þýðir að allar rafeindir sink eru paraðar og skilur engar óparaðar rafeindir eftir í ysta svigrúminu. Skortur á óparuðum rafeindum er lykillinn að því að skilja hvers vegna sink sýnir ekki segulmagnaðir eiginleika.
Til að sjá þetta, skulum við bera saman rafeindastillingu Zinc við segulmagnið:
| Element | Electron Configuration | Óparaðar rafeindir |
| Sink | [AR] 3D⊃1; ⁰4S⊃2; | 0 |
| Járn | [AR] 3D⁶4S⊃2; | 4 |
3.2 Segulstíma í sinki
Vegna að fullu paraðra rafeinda hefur sink segulmagnað augnablik. Þetta stangast mjög á við ferromagnetic efni eins og járn, sem hafa óparaðar rafeindir sem geta verið í takt á segulsvið og skapað nettó segulmöguleika.
Hægt er að reikna segulmót (μ) atóms með formúlunni:
μ = √ [n (n+2)] μb
Þar sem N er fjöldi óparaðra rafeinda og μb er Bohr magneton (9.274 × 10⁻⊃2; ⁴ J/t).
Fyrir sink: n = 0, svo μ = 0 fyrir járn: n = 4, svo μ ≈ 4,90 μB
4. Þættir sem hafa áhrif á segulmagn sinks
4.1 Hreinleiki og óhreinindi
Þó að hreint sink sé díamagnetískt, geta óhreinindi stundum breytt segulhegðun þess. Ákveðin óhreinindi geta skapað staðbundnar segulmagnaðir stundir, sem geta hugsanlega leitt til veikrar paramagnetic hegðun. Hins vegar eru þessi áhrif venjulega svo lágmark að það er ekki óséður í daglegum forritum.
Rannsókn sem birt var í Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2018) kom í ljós að sink nanóagnir dópaðir með 5% mangan sýndu veika ferromagnetic hegðun við stofuhita, með mettun segulmögnun 0,08 EMU/G.
4.2 Hitastig
Hitastig gegnir einnig hlutverki í segulhegðun sinks. Þegar hitastig eykst minnka hugsanleg segulmagnaðir áhrif vegna óhreininda enn frekar. Þetta á sér stað vegna þess að hitauppstreymi truflar röðun rafeinda og dregur úr smávægilegum segulmögnum.
Sambandið milli hitastigs og segulmagns fyrir díamagnetísk efni eins og sink fylgir lögum Curie:
χ = C / T
Þar sem C er Curie Constant og T er alger hitastig. Fyrir sink er hitastigsfíkn mjög veikt, með breytingu á minna en 1% á hitastiginu 100 til 300k.
5. Getur sink orðið segulmagnaðir?
5.1 Alloying
Þó að hreint sink geti ekki orðið segulmagnaðir, getur það málefni með ferromagnetic efni búið til efnasambönd með segulmagnaðir eiginleika. Sem dæmi má nefna að sumar sinkblöndur eru notaðar við framleiðslu segulskynjara. Það er mikilvægt að hafa í huga að þessar málmblöndur sýna segulmagnaðir eiginleika vegna bættra þátta, ekki sins sjálft.
Dæmi um sink undirstaða segulmómur:
| Nafnasamsetning | samtaka | seguleigna | - |
| Znfe₂o₄ | Sink ferrít | Ferrimagnetic | Segulkjarnar, skynjarar |
5.2 Sérstök skilyrði
Við vissar sérhæfðar aðstæður geta sink-byggð efnasambönd sýnt segulmagnaðir einkenni:
Sink ferrít (Znfe₂o₄): Þetta efnasamband sýnir ferrimagnetic eiginleika vegna nærveru járnjóna. Það hefur curie hitastig um það bil 10 ° C, fyrir ofan það verður paramagnetic.
Dópað sinkoxíð nanostructures: Rannsóknir sem birtar voru í tímaritinu Nanoscale Research Letters (2010) bentu til þess að ZnO nanostructures dópaðir með 5% kóbalt sýndu herbergishita ferromagnetism með mettun segulmagni 1,7 EMU/g.
6. Umsóknir sem nota ekki segulmagnaða eðli sinks
6.1 Rafmagnshlutir
Ójafnvægilegt eðli sinks gerir það dýrmætt í rafsóknum. Það er sérstaklega gagnlegt við rafsegulhlífar, þar sem það getur hindrað rafsegulsvið án þess að verða segulmagnaðir. Hægt er að magngreina skilvirkni sinks í EMI hlífðar með hlífðarvirkni þess (SE), sem er venjulega um 85-95 dB fyrir 0,1 mm þykkt sinkplötu við 1 GHz.
6.2 Segulhlífar
Hæfni sinks til að hrinda segulsviðum örlítið af gerir það að frábæru vali fyrir segulmagnaðir hlífðarforrit. Það er notað til að vernda viðkvæman búnað gegn ytri segulrennsli og tryggja nákvæma afköst í ýmsum tækjum.
Samanburðartafla yfir skilvirkni hlífðar fyrir mismunandi efni:
| Efnisvörn | (DB) við 1 GHz |
| Sink | 85-95 |
| Kopar | 90-100 |
| Ál | 80-90 |
7. Samanburður á sinki við segulmagnaðir og ekki segulmálma
7.1 Segulmálmar
Ólíkt sinki sýna ferromagnetic málmar eins og járn, nikkel og kóbalt sterka segulmagnaðir eiginleika. Auðvelt er að segulmagnast þessi efni og halda segulmagninu, sem gerir þau lykilatriði fyrir forrit eins og rafmótora og rafala.
7.2 Aðrir málmar sem ekki eru segulmagnaðir
Sink er ekki einn í því sem ekki er segulmagnaður. Aðrir algengir málmar eins og kopar, gull og áli sýna heldur ekki marktæka segulmagnaðir eiginleika. Samt sem áður hefur hver þessara málma síns einstaka einkenna sem gera þá henta fyrir mismunandi forrit.
Samanburður á segulmöguleikum og forritum:
| Málm | segulnæmi (χ) | Lykilforrit |
| Sink | -1,56 × 10⁻⁵ | Galvanisering, málmblöndur, hlífðar |
| Kopar | -9,63 × 10⁻⁶ | Raflagnir, hitaskipti |
| Gull | -3,44 × 10⁻⁵ | Skartgripir, rafeindatækni, læknisfræði |
| Ál | 2,2 × 10⁻⁵ | Aerospace, smíði, umbúðir |
8. Niðurstaða
Við að svara spurningunni 'Er sink segulmagnaðir? ' Höfum við afhjúpað að hreint sink er ekki segulmagnaðir. Díamagnetískt eðli þess þýðir að það hrindir segulsviðum svaka frekar en að laðast að þeim. Þessi eign stafar af atómbyggingu sinks, sérstaklega skortur á óparuðum rafeindum.
Þótt sink sjálft sé ekki segulmagnaðir reynist ekki segulmagnaðir eðli þess ómetanlegt í ýmsum forritum. Allt frá því að verja viðkvæman búnað til að þjóna sem grunnur fyrir sérhæfðar málmblöndur, einstök eiginleikar Zink halda því áfram að gera það að nauðsynlegum þætti í nútíma tækni og iðnaði.
Að skilja segulmagnaðir eiginleika efna eins og sink skiptir sköpum fyrir að efla tækni og finna nýstárlegar lausnir á verkfræðiáskorunum. Þegar rannsóknir halda áfram gætum við uppgötvað enn meira heillandi forrit fyrir þennan fjölhæfan málm, segulmagnaðir eða ekki.
Algengar spurningar: sink og segulmagn
Er sink segulmagnaðir?
Nei, hreint sink er ekki segulmagnaðir. Það er flokkað sem díamagetetískt efni, sem þýðir að það hrindir segulsviðum veikt.
Getur sink orðið segulmagnaðir undir neinum kringumstæðum?
Hreint sink getur ekki orðið varanlega segulmagnaðir. Hins vegar, þegar það er álfelt með ákveðnum ferromagnetic efnum eða í viðurvist mjög sterkra segulsviða, geta sink-byggð efnasambönd sýnt veika segulmagnaðir eiginleika.
Af hverju er ekki sink segulmagnaðir?
Sink er ekki segulmagnaðir vegna rafeindastillingar þess. Það hefur fulla 3D undirstrik, sem leiðir til engra óparaðra rafeinda, sem eru nauðsynlegar fyrir ferromagnetic hegðun.
Hvernig hefur sink samskipti við segla?
Sink hrindir af sér seglum veikt vegna díamagetísks eðlis. Þessi frávísun er venjulega mjög veik og oft ekki áberandi við hversdagslegar aðstæður.
Eru einhverjar sinkblöndur sem eru segulmagnaðir?
Já, sumar sinkblöndur geta verið segulmagnaðir. Til dæmis geta ákveðnar sink-járn eða sink-nikkel málmblöndur sýnt segulmagnaðir eiginleika vegna ferromagnetic eðli járns eða nikkel.
Hefur ekki segulmagnaðir eðli sinks nein hagnýt forrit?
Já. Eiginleiki sinks, sem ekki er segulmagnaður, gerir það gagnlegt í forritum þar sem lágmarka þarf segulmagnaðir truflanir, svo sem í ákveðnum rafeindum íhlutum eða í segulmagnaðir hlífðar.
Er hægt að nota segulprófið til að bera kennsl á hreint sink?
Þó að sink laðist ekki að segli, er segulprófið eitt og sér ekki nægjanlegt til að bera kennsl á hreint sink. Margir aðrir málmar sem ekki eru segulmagnaðir gætu verið skakkir fyrir sink. Viðbótarpróf eru nauðsynleg til að fá nákvæma auðkenningu.
