Sim, os ímãs permanentes perdem uma quantidade insignificante de magnetismo com o tempo devido ao calor, danos mecânicos, corrosão e armazenamento inadequado.
Uísque, jeans, botas e jaquetas de couro, seus 401 (K) se até mesmo aquelas alergias desagradáveis são algumas coisas que melhoram com o tempo, mas o mesmo não acontece com os ímãs.Sabe-se que os ímãs de geladeira caem após alguns anos, e os ímãs de brinquedo perdem sua resistência com o tempo. Na prática, os chamados ‘ímãs permanentes’ não são realmente permanentes.
A desmagnetização – o processo de redução ou eliminação das capacidades magnéticas de um ímã – geralmente é feita artificialmente, mas também pode ocorrer naturalmente.
Flutuações extremas de temperatura, perda de volume devido a danos mecânicos, armazenamento impróprio, perda de histerese e corrosão podem fazer com que um ímã perca seu magnetismo a longo prazo.
Os ímãs podem perder sua força por longos períodos. (Crédito da foto: Jan H Andersen / Shutterstock)
Magnetismo
Antes de aprendermos mais sobre como um ímã perde seu magnetismo, vamos tentar entender o que causa isso em primeiro lugar.
O magnetismo é uma das quatro forças fundamentais da natureza e resulta do movimento de partículas subatômicas carregadas, particularmente elétrons . Essas partículas carregadas negativamente orbitam constantemente ao redor do núcleo, enquanto também giram em torno de seus próprios eixos. O último dos dois movimentos, formalmente conhecido como spin do elétron , é uma propriedade intrínseca e contribui de forma importante para a geração de forças atrativas ou repulsivas, que chamamos de magnetismo.
Em termos simples, os movimentos orbitais e giratórios são considerados geradores de uma corrente elétrica (fluxo de elétrons), que faz com que os elétrons individuais ajam como pequenos ímãs (eletromagnetismo). Cada um desses movimentos cria seu próprio dipolo magnético (momento de dipolo magnético orbital e momento de dipolo magnético do pino, respectivamente ) e se combinam para gerar um momento de dipolo magnético atômico líquido.
(Nucleons, prótons e nêutrons também giram em torno de seus eixos e aumentam o momento magnético líquido de um átomo, embora sua contribuição seja 1000 vezes menor do que o efeito dos elétrons e, portanto, insignificante.)
O giro dos elétrons em torno de seus eixos é conhecido por ser a principal causa do magnetismo.
Agora, se cada elétron é um minúsculo ímã e cada pedaço de matéria contém trilhões deles, por que tudo ao nosso redor não é magnético?
Resposta – Porque a maioria dos elétrons anula o magnetismo uns dos outros.
De acordo com o princípio de exclusão de Pauli , os elétrons presentes na mesma camada orbital têm spins opostos e, portanto, cancelam as proezas magnéticas uns dos outros. Em certos elementos, como ferro e cobalto (materiais ferromagnéticos), a camada de valência final é preenchida apenas pela metade e contém elétrons desemparelhados.
Sem elétrons opostos para neutralizá-los, esses elétrons desemparelhados conferem coletivamente aos seus respectivos átomos poderes magnéticos.
Ao formar um cristal, os átomos podem alinhar seus momentos magnéticos na mesma direção ou não, dependendo do que resulte no mínimo de energia interna. Regiões nas quais os momentos magnéticos individuais são paralelos entre si (alinhados) são conhecidas como domínios magnéticos.
A resposta desses domínios e átomos individuais a um campo externo aplicado constitui a base para a classificação de vários materiais magnéticos.
Um elemento ou material começa a se comportar como um ímã permanente quando todos os domínios magnéticos são alinhados na mesma direção após a aplicação de um campo magnético externo.
Os domínios magnéticos em um material ferromagnético se alinham na presença de um campo externo, agindo assim como um ímã permanente.
O que causa uma perda de magnetismo?
Um material magnético não é verdadeiramente magnético, a menos que seus domínios estejam alinhados com precisão; uma mudança na direção de qualquer domínio único pode levar a uma perda na força magnética líquida. Vários fatores naturais podem fazer com que esses domínios sejam aleatórios. O mais comum e destrutivo é o calor excessivo.
Calor
Embora tudo possa parecer calmo na superfície, no nível microscópico, os átomos estão constantemente vibrando. A extensão de sua vibração depende de seu estado de energia, que depende de sua temperatura. Qualquer ligeira flutuação na temperatura afeta a intensidade das vibrações atômicas, conseqüentemente tendo um efeito na força magnética geral. Uma diminuição na temperatura amplia os poderes magnéticos de um ímã, enquanto um aumento tem um efeito adverso sobre ele.
Quando expostos a altas temperaturas, os átomos dentro de um ímã começam a vibrar em um ritmo crescente e mais frenético. Isso força alguns domínios magnéticos fora do alinhamento, o que causa uma diminuição no magnetismo líquido. Em temperaturas altas o suficiente, todos os domínios magnéticos são empurrados para o desalinhamento e ocorre uma perda completa de magnetismo. A temperatura na qual um ímã perde suas capacidades magnéticas permanentes é conhecida como ponto Curie ou temperatura de Curie.
Temperatura vs magnetismo
Um ímã recuperará suas propriedades magnéticas se for aquecido a uma temperatura abaixo do ponto de Curie e, em seguida, resfriado (embora uma leve diminuição na força possa ocorrer). No entanto, resfriar um ímã após aquecê-lo além do ponto de Curie não ajudará a recuperar o magnetismo. Nesse caso, um campo magnético externo precisará ser introduzido para realinhar os domínios e magnetizar o material novamente.
Embora a aplicação de calor seja um dos métodos principais para desmagnetização, a exposição a tais níveis elevados (ímãs de ferrite ~ 460 ° C, ímãs de alnico ~ 860 ° C, ímãs de samário cobalto ~ 750 ° C e ímã de neodímio ~ 310 ° C) na vida cotidiana é incomum. A perda natural de magnetismo ocorre principalmente devido a um dos outros fatores.
Armazenamento Impróprio
Embora possa parecer trivial, o armazenamento adequado de ímãs é essencial para garantir que eles não percam sua força com o tempo (e também, não danifique sua mídia magnética, como cartões de crédito , discos rígidos , monitores, etc.)
A maioria dos ímãs incorpora uma boa dose de ferro, um elemento conhecido por corroer na presença de oxigênio e água. Os ímãs permanentes mais comumente usados e mais fortes, os ímãs de neodímio, também são os mais vulneráveis à corrosão devido ao seu alto teor de ferro (mais de 60%). Como a corrosão altera a estrutura química subjacente (Fe → Fe 2 O 3 ) que torna um material magnético, ela leva a uma perda na resistência geral. Os fabricantes começaram a incorporar revestimentos anticorrosivos, mas ainda assim deve-se ter cuidado ao armazenar os ímãs.
Os ímãs de neodímio corroem facilmente quando expostos à atmosfera. (Crédito da foto: chutney de manga / Wikimedia Commons)
Um ímã colocado incorretamente nas proximidades de outro ímã (mais forte) também pode perder parte ou todo o seu magnetismo. Pólos semelhantes de ímãs diferentes nunca devem tocar uns nos outros (ou estar próximos), pois o ímã mais forte forçará os domínios magnéticos do mais fraco a mudar de direção; em alguns casos, pode ocorrer uma inversão total dos pólos. Essa perda de magnetismo devido a um campo magnético externo (disperso) é conhecida como perda de histerese. Leia mais sobre esse fenômeno aqui – O que é a curva de histerese?
Dano estrutural
Finalmente, uma redução geral no tamanho ou qualquer dano estrutural também causará uma diminuição na força magnética. Obviamente, o campo magnético gerado por ímãs com a mesma composição material depende do tamanho dos ímãs. Quanto maior o ímã, maior o campo magnético que será gerado. Danos estruturais na forma de lascamento prejudicam o tamanho do ímã e, conseqüentemente, sua força magnética.
Além disso, impactos bruscos, como martelar repetidamente um ímã ou deixá-lo cair em uma superfície dura, podem forçar o desalinhamento dos domínios magnéticos e reduzir o magnetismo. No entanto, isso só é verdade para determinados ímãs permanentes. Ímãs de neodímio, samário-cobalto e ferrite são bastante frágeis e irão rachar se cair em uma superfície dura ou for martelado. Os ímãs de Alnico, por outro lado, são bastante fortes e não quebram ou racham sob estresse mecânico.
Uma palavra final
Para prolongar a vida útil de seus ímãs e evitar qualquer perda de força magnética, armazene-os em um local seco e isolado. Se vários ímãs forem armazenados juntos, cole a extremidade norte de um ao sul de outro e assim por diante; ímãs em ferradura também podem ser armazenados assim. Além disso, considere usar um protetor (armadura) – um pequeno pedaço de ferro ou aço – para evitar a autodesmagnetização e danificá-los totalmente.
Enquanto várias forças conspiram para tirar os poderes do seu ímã, a redução líquida no magnetismo por longos períodos é bastante minúscula. Por exemplo, ímãs de samário-cobalto levam cerca de 700 anos para perder naturalmente metade de sua força, enquanto ímãs de neodímio perdem apenas cerca de 5% de seu magnetismo a cada século.
Portanto, você pode ter certeza de que os ímãs permanentes que estão atualmente em sua gaveta durarão por toda a vida e podem até mesmo ser passados para os seus netos como herança de família!
Referências:
- Rensselaer Polytechnic Institute
- Universidade de Tecnologia da Cidade de Ho Chi Minh
- Universidade da Califórnia, Santa Cruz
- Corrosão de materiais eletrônicos e magnéticos editados por Phillip J. Peterson
- Ímãs Jobmaster
