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자성재료

작성일 2010-08-20

방위자침(方位磁針) · 자석핀 · 전자석 · 모터 · 발전기 · 스피커 · 변압기 또는 자기(磁氣)테이프 · 자기디스크 · 카드 등의 제품에서 자기적인 기능을 담당하는 재료. 자성재료로는 자성체, 즉 강한 자기를 나타내는 강자성과 페리자성이 쓰이며, 사용목적에 따라 자기특성이 다르다.

자성체에는 전자(電子)운동에 의한 자기장이 존재하며, 이것을 자발자화(自發磁化)라고 한다.

자발자화는 자기구역(磁氣區域)이라는 영역으로 구분되어 자기장이 없어지도록 배열되어 있기 때문에 전체적으로는 자기장이 없는 것처럼 보인다.

그러나 외부에서 자기장()을 가하면, 방위자침이 지구자기(地球磁氣)에 의해 남북을 가리키듯이 자발자화가 자기장의 방향으로 모이는데, 이 현상을 자기화(磁氣化 ; 자화)라고 한다.

자기장과 자화의 관계를 나타내는 곡선으로는 자화곡선과 자기 히스테리시스 곡선이 있다.

자성재료는 이러한 곡선으로 표시되는 자기특성의 차이에 따라 분류된다.

연질(軟質) 자성재료는 보자력(保磁力)이 작고 자화되기 쉬운 재료로서, 전자석 · 변압기 · 모터 · 자기헤드 등의 자심(磁心)으로 사용된다.

이것들의 대부분은 교류자기장 속에서 쓰이기 때문에 주파수에 따라 자화가 되풀이된다. 

높은 주파수에서 사용할 때는 전기저항이 금속보다 높은 산화물계의 연질 자성재료를 쓴다.

이에 대해 경질(硬質) 자성재료는 한 방향으로 모인 자발자화가 감자(減磁)하지 않도록 높은 보자력이 필요하다.

영구자석이 그 전형이며, 합금계와 화합물계로 크게 나뉜다.

합금계에서는 철 · 코발트 · 니켈 등의 강자성 입자가 비자성체에 분산되고 있다.

화합물계에서는 결정자기이방성(結晶磁氣異方性)이 큰 자성화합물을 사용한다.

자기기록용의 테이프 · 디스크의 표면에는 보자력을 갖는 자성재료가 기록매체로 부착되어 있다.

여기에 소리와 화상(畵像)이 미소자기장으로서 기록된다.

기록밀도의 상승에 따라 보다 높은 보자력의 자성체가 쓰이게 되었다.

그 밖의 자성재료로는 자화에 의해 전기전도도가 변화하는 것을 이용한 자기센서, 퀴리온도에서 자발자화가 소실되고 외부 자기장에 반응하지 않게 되는 것을 이용한 온도센서, 변형력에 의해 자화율이 변화하는 것을 이용한 자기변형센서, 자기변형이 큰 자성체를 교류자기장에서 자화할 때 그 주파수에 대응해 진동하는 것을 이용한 자기진동자, 퀴리온도 부근에서 부피의 온도변화가 작아지는 것을 이용한 불변합금(인바합금), 자성체의 미립자를 액체 속에 분산한 자성유체(磁性流體), 그리고 빛 · 전자기파와 자기장의 관계를 이용한 여러 가지 소자(素子)가 있다.


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