大家平时可能没太留意,但磁性材料其实早就渗透到我们生活的方方面面啦,从家里的冰箱贴到手机里的零件,都有它的身影。不过肯定有不少人对这东西满肚子疑问,比如它到底是啥做的、为啥能吸东西,还有不同的磁性材料是不是用法也不一样。别着急,接下来咱们就用一问一答的方式,把这些问题都掰扯清楚,保证说得接地气,让你一听就明白。
第一个问题,肯定得先搞明白最基础的 —— 到底啥是磁性材料啊?总不能光知道它能吸铁,就说自己了解了吧。其实简单来讲,磁性材料就是那些能对外显示磁性,或者能被磁场影响的材料。你想想,平时用的磁铁能吸住铁钉,就是因为它本身是磁性材料,有自己的磁场;还有像有些螺丝刀,为了方便吸住螺丝,也会做成带磁性的,那它用的也是磁性材料。不过要注意哦,不是所有能被磁铁吸的都是磁性材料,准确说,是材料本身具备响应磁场的能力,不管是自己能产生磁场,还是会被外部磁场吸引、排斥,都算磁性材料的范畴。

第二个问题,那磁性材料是不是就只有咱们平时看到的那种黑色磁铁啊?感觉好像每次提到这个,脑子里浮现的都是一块黑不溜秋、能吸铁的东西。当然不是啦!要是只有这一种,那可满足不了咱们生活里这么多需求。其实磁性材料分好多种呢,比如咱们平时贴在冰箱上的软磁铁,它就比较软,能随便掰弯,而且磁性相对弱一点;还有那种硬邦邦的,吸合力特别强的,比如工业上用的永磁体,它能长期保持磁性,就算不用外部磁场,也能一直吸东西。另外还有像变压器里用的硅钢片,它也是磁性材料,只不过主要是用来导磁的,和咱们平时玩的磁铁用途不一样。所以说,磁性材料家族可大了,长得不一样,本事也不一样。
第三个问题,既然分这么多种,那它们是根据啥来分类的呀?总不能是随便瞎分的吧,肯定有啥依据。分类的依据还挺多的,但最主要的是根据材料的磁性能来分。比如按照能不能长期保持磁性,就分成永磁材料和软磁材料。永磁材料就是刚才说的那种,能一直有磁性,像咱们小时候玩的磁铁玩具,还有电动车里的电机用的就是永磁材料;软磁材料呢,就是只有在外部磁场作用下才有磁性,一旦外部磁场撤掉,它的磁性就没了,像刚才提到的变压器里的硅钢片,还有电脑里的电感元件用的就是软磁材料。另外,还有按用途分的,比如有专门用来做磁记录的材料,像咱们以前用的磁带、硬盘里的磁头,用的就是磁记录材料;还有磁致伸缩材料,这种材料在磁场里会变形,能用来做传感器之类的东西。所以分类都是有讲究的,不是乱分的。
第四个问题,那这些磁性材料里的 “磁” 是从哪儿来的呀?为啥有的材料就有磁性,有的就没有呢?这个就得从材料的内部结构说起了,不过咱们不用讲得太复杂,简单理解就行。咱们都知道,物质是由原子组成的,原子里面有电子,电子会绕着原子核转,而且自己还会自旋,这两种运动都会产生磁矩,就像一个个小磁针一样。在普通材料里,这些小磁针的方向特别乱,东一个西一个,磁性就互相抵消了,所以咱们平时感觉不到它有磁性。但在磁性材料里,这些小磁针会按照一定的方向排列,不会互相抵消,这样整体就显示出磁性了。不过不同的磁性材料,小磁针排列的方式不一样,所以磁性能也不一样。比如永磁材料里的小磁针排列特别稳定,就算没有外部磁场,也能保持整齐的排列,所以能长期有磁性;软磁材料里的小磁针排列就没那么稳定,外部磁场一撤,就又乱了,磁性也就没了。
第五个问题,那咱们平时说的 “磁铁能吸铁”,是不是所有磁性材料都能吸铁啊?还是只有特定的几种才行?不是所有磁性材料都能吸铁哦。能吸铁的主要是永磁材料,因为它本身有稳定的磁场,而铁是铁磁性材料,会被永磁体的磁场吸引。但像软磁材料,比如硅钢片,它自己平时没有磁性,只有在外部磁场作用下才有,所以它没办法主动吸铁,反而得靠外部磁场来让它产生磁性。还有像有些磁性材料,比如锰锌铁氧体,它主要是用来导磁的,也不能像永磁体那样吸铁。所以说,只有那些本身能长期保持磁性的永磁材料,才能像咱们平时看到的那样吸铁,其他类型的磁性材料大多是有别的用途,不是用来吸铁的。
第六个问题,那永磁材料的磁性会不会一直保持下去啊?比如一块磁铁,放个十年八年,它的磁性会不会就消失了?一般情况下,只要不遇到特殊情况,永磁材料的磁性能保持挺长时间的。比如咱们家里用的冰箱贴,放好几年还是能吸在冰箱上,磁性没怎么变。不过要是遇到高温、强磁场或者剧烈撞击,它的磁性就可能会减弱甚至消失。比如把一块永磁体放在火上烧,温度升高到一定程度,它内部的小磁针排列就会乱掉,磁性就没了;要是用一个更强的反向磁场去作用它,也可能让它的磁性消失。所以只要正常使用,不折腾它,永磁材料的磁性能保持很久,有的甚至能保持几十年呢。
第七个问题,那软磁材料既然撤掉外部磁场就没磁性了,那它有啥用啊?感觉好像没永磁材料实用似的。你可别小看软磁材料,它的用处可大了!比如咱们家里的变压器,里面全是硅钢片这种软磁材料。变压器的作用是改变电压,当电流通过变压器时,会产生磁场,软磁材料能很好地传导这个磁场,让磁场在里面顺畅地流动,这样才能实现电压的转换。要是没有软磁材料,磁场就会到处泄漏,变压器的效率就会特别低,还会浪费很多电。还有咱们手机里的电感元件,也是用软磁材料做的,它能过滤电流里的杂波,让手机的信号更稳定。所以软磁材料虽然不能像永磁体那样吸东西,但在电器设备里可是缺一不可的。
第八个问题,那磁记录材料是咋回事啊?比如以前的磁带,为啥能录下声音,还能放出来呢?这个原理还挺有意思的,咱们简单说一下。磁记录材料的表面有很多微小的磁单元,这些磁单元就像一个个小磁铁,能被磁场磁化。当咱们录音的时候,声音会先变成电信号,电信号再通过录音磁头变成磁场,这个磁场会让磁带表面的磁单元按照一定的方向排列,就像把声音的信息 “刻” 在了磁单元上。等到放音的时候,磁带经过放音磁头,磁单元的磁场会让放音磁头产生相应的电信号,电信号再变成声音,这样咱们就能听到之前录的声音了。现在虽然磁带用得少了,但硬盘里还是用的磁记录材料,原理差不多,只不过是把信息记录在硬盘的磁片上,而且记录的密度比磁带高多了,能存更多东西。
第九个问题,那有没有那种不导磁的材料啊?比如有些东西,磁铁吸不上,是不是就是不导磁的材料?对呀,确实有不导磁的材料,咱们把它们叫做非磁性材料。比如铜、铝、塑料、玻璃这些,磁铁都吸不上,它们就是非磁性材料。这些材料内部的电子磁矩排列特别乱,就算有外部磁场,也没办法让它们整齐排列,所以不会显示出磁性,也不能传导磁场。那这些非磁性材料有啥用呢?比如咱们有时候会用铜或者铝来做磁铁的外壳,因为它们不导磁,能防止磁场泄漏出去,影响其他设备;还有塑料,因为它不导磁,而且轻便,经常用来做磁性材料的支架或者外壳。所以非磁性材料虽然没有磁性,但和磁性材料搭配起来用,能发挥更好的效果。
第十个问题,那磁性材料会不会对咱们的身体有危害啊?比如平时经常接触手机、电脑这些有磁性材料的设备,会不会影响健康?一般情况下,咱们日常接触到的磁性材料产生的磁场都比较弱,对身体是没有危害的。比如手机、电脑里的磁性材料,它们的磁场强度都在安全范围内,正常使用根本不用担心会影响健康。不过要是那种工业上用的强磁体,比如大型电磁铁,它的磁场强度特别大,要是靠得太近,可能会对身体里的金属植入物,比如心脏起搏器,产生影响,所以这种强磁场环境就需要注意。但咱们普通人平时接触的都是弱磁场,只要正常使用电器设备,就不用怕磁性材料会危害健康,放心用就行。
第十一个问题,那咱们平时怎么判断一个东西是不是磁性材料做的呀?除了用磁铁吸,还有别的办法吗?最简单直接的办法就是用磁铁吸啦,要是能被磁铁吸住,那大概率就是磁性材料做的,或者里面含有磁性材料。不过也有特殊情况,比如有些不锈钢就不能被磁铁吸住,但它其实也属于磁性材料的一种,只不过因为内部结构的原因,磁性比较弱,所以吸不起来。要是不用磁铁,其实很难直接判断,因为磁性材料和非磁性材料从外观上看差别不大,比如一块铁和一块铝,长得差不多,不吸一下根本分不清。所以对咱们普通人来说,用磁铁吸是最方便的办法,虽然不是绝对准确,但应付日常判断完全够了。
第十二个问题,那磁性材料能不能回收再利用啊?比如旧的磁铁、旧变压器里的硅钢片,扔了会不会浪费,能不能重新加工一下再用?当然能回收再利用啦!现在都提倡环保,磁性材料回收利用不仅能减少浪费,还能节约资源。比如旧的永磁体,要是磁性还没怎么减弱,可以先检测一下,然后进行清洗、打磨,再重新加工成需要的形状,就能继续用了;要是磁性已经减弱了,也可以把它拆解开来,提取里面的金属元素,比如铁、钴、镍这些,再用来制作新的磁性材料。还有变压器里的硅钢片,回收后可以重新裁剪、退火,然后再组装到新的变压器里。所以磁性材料是可以回收再利用的,而且现在也有很多企业在做这方面的工作,既环保又经济。
第十三个问题,那不同的磁性材料,它们的硬度是不是不一样啊?比如软磁材料是不是就比永磁材料软?还真差不多是这样!一般来说,软磁材料的硬度比较低,比如硅钢片,用手摸起来就比较软,还能稍微弯曲一点;而永磁材料的硬度就比较高,比如咱们平时用的钕铁硼磁铁,特别硬,用手掰根本掰不动,而且还很脆,一不小心掉地上就可能摔碎。不过这也不是绝对的,有些软磁材料为了提高性能,会进行一些处理,硬度也会有所增加;有些永磁材料也可能做得稍微软一点,方便加工。但总体来看,软磁材料相对软一些,永磁材料相对硬一些,这和它们的内部结构以及制作工艺都有关系。
第十四个问题,那磁性材料怕不怕水啊?比如把一块磁铁泡在水里,会不会影响它的磁性?这得分情况来看。有些磁性材料不怕水,比如钕铁硼磁铁,表面一般会有镀层,像镍镀层、锌镀层这些,能起到防水作用,泡在水里一会儿,拿出来擦干,磁性不会受影响。但要是没有镀层的磁铁,比如一些普通的铁氧体磁铁,泡在水里时间长了就会生锈,生锈之后,它的磁性就会慢慢减弱,因为铁锈会影响内部的磁结构。还有软磁材料,比如硅钢片,虽然表面也有绝缘涂层,但要是涂层损坏了,泡在水里也会生锈,影响导磁性能。所以一般情况下,尽量不要让磁性材料长时间泡在水里,要是不小心弄湿了,赶紧擦干,尤其是那些没有防水涂层的磁性材料,更要注意防潮防锈。
第十五个问题,那咱们平时用的磁性玩具,比如那种磁性积木,用的是哪种磁性材料啊?会不会容易坏,或者磁性掉了?咱们平时玩的磁性积木,大多用的是永磁材料,而且一般是钕铁硼永磁体,因为这种永磁体磁性强,体积小,适合做玩具里的磁芯。为了安全和耐用,玩具里的永磁体会被包裹在塑料外壳里,这样既不会让磁铁直接接触到皮肤,也能防止磁铁摔碎或者生锈。只要正常玩,不把玩具摔得太狠,或者放在高温环境下,磁性一般不会掉,也不容易坏。不过要注意,这种磁性玩具不适合年纪太小的小朋友玩,因为里面的小磁铁要是掉出来,被小朋友误食就危险了。所以给孩子买磁性玩具的时候,一定要选质量好的,而且要看着孩子玩,确保安全。
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