فریت چیست ؟

به طور کلی، آهنرباهای دائمی را می توان به دو دسته عمده تقسیم کرد: دسته اول آهنربا های آلیاژی فلزی هستند، از جمله آهنرباهای نئودیمیم، آهن ربا های کبالت ساماریوم ، آهنربا های نیکل آلومینیومی کبالت. دسته دوم فریت ها یا آهنرباهای سرامیکی هستند. در این مقاله به معرفی فریت ها می پردازیم. فریت نوع جدیدی از مواد مغناطیسی غیر فلزی است که در دهه 1940 توسعه یافت. این یک اکسید فلزی با فریمغناطیس است. از نظر خصوصیات الکتریکی، مقاومت فریت بسیار بزرگتر از مقاومت یک فلز یا مواد مغناطیسی آلیاژی است و همچنین دارای خواص دی الکتریک بالاتری است. خواص مغناطیسی فریت نیز در نفوذپذیری مغناطیسی بالا در فرکانس های بالا آشکار می شود. بنابراین، فریت به یک ماده مغناطیسی غیر فلزی پرکاربرد در زمینه جریان ضعیف با فرکانس بالا تبدیل شده است. به دلیل انرژی مغناطیسی کم ذخیره شده در واحد حجم فریت، القای مغناطیسی اشباع (Bs) نیز کم است که کاربرد آن را در زمینه الکتریسیته قوی، فرکانس پایین و توان بالا که نیاز به چگالی انرژی مغناطیسی بالاتری دارد محدود می کند.

انواع فریت

به طور معمول، فریت را می توان به سه نوع تقسیم کرد: فریت سخت، نرم، نیمه سخت.

فریت های سخت

از فریت های سخت برای ساخت آهنرباهای فریتی دائمی استفاده می شود که پس از مغناطیسی ماندگاری بالایی دارند. آهنربا های فریت سخت را می توان از باریم و اکسید آهن و همچنین کربنات استرانسیم ساخت. یک خاصیت حیاتی برای آهنربای دائمی، مقاومت بالای مواد در برابر مغناطیس زدایی می باشد. همچنین دارای نفوذپذیری مغناطیسی بالایی هستند. این آهنربا های به اصطلاح سرامیکی ارزان هستند و معمولاً در وسایل خانه مانند آهنرباهای یخچال استفاده می شوند. میدان مغناطیسی H می تواند به اندازه 30 تا 160 کیلو آمپر دور بر متر (400 تا 2000 اورستد) قوی باشد، در حالی که میدان مغناطیسی B می تواند تا 0.35 تسلا قوی باشد. در عین حال، آهنرباهای فریت دارای چگالی تا 5 گرم بر سانتی متر مکعب هستند.

فریت های نرم

ترکیبات روی، نیکل و یا منگنز در فریت ها یافت می شوند که در هسته های الکترومغناطیسی یا ترانسفورماتور به کار می روند. فریت های نرم، فریت هایی هستند که قدرت اجباری کمی دارند. اجبار کم مواد به آن اجازه می دهد تا بدون از دست دادن انرژی (تلفات هیسترزیس) به آسانی جهت را معکوس کند، در حالی که مقاومت بالای ماده از جریان های گردابی در هسته جلوگیری می کند که یکی دیگر از دلایل اتلاف انرژی است. آنها می توانند به طور گسترده در ترانسفورماتور های RF و هسته های سلف در کاربردهایی مانند آنتن های منبع تغذیه حلقه و حالت سوئیچ مورد استفاده در رادیوهای AM به دلیل تلفات نسبتاً کم آنها در فرکانس های بالاتر استفاده شوند.

فریت های نیمه سخت

فریت کبالت یک ماده نیمه سخت است که بین مواد مغناطیسی نرم و سخت قرار می گیرد. به دلیل انقباض مغناطیسی اشباع بالا (در ppm 200)، بیشتر در کاربردهای مغناطیسی تنگ کننده مانند محرک ها و حسگرها استفاده می شود. فریت کبالت همچنین مزیت عاری بودن از خاک های کمیاب را دارد و آن را جایگزین مناسبی برای ترفنول-D می کند. از القای ناهمسانگردی تک محوری مغناطیسی نیز می توان برای تنظیم خواص مغناطیسی آن استفاده کرد. این را می توان از طریق فشرده سازی به کمک میدان مغناطیسی، بازپخت مغناطیسی یا واکنش فشار تک محوری انجام داد. با استفاده از زینترینگ پلاسمای جرقه ای، این آخرین روش فوق العاده سریع (کمتر از 20 دقیقه) است.

ترکیب و ساختار فریت

فریت ها معمولاً ترکیبات سرامیکی فری مغناطیسی هستند که از اکسیدهای آهن به دست می آیند. مگنتیت (Fe3O4) یک مثال معروف است. مانند بسیاری از سرامیک های دیگر، فریت ها سخت، شکننده و رسانای الکتریکی ضعیفی هستند. بسیاری از فریت ها ساختار اسپینل را با فرمول AB2O4 اتخاذ می کنند، که در آن A و B نشان دهنده کاتیون های فلزی مختلف از جمله آهن (Fe) هستند. فریت های اسپینل معمولاً یک موتیف کریستالی متشکل از اکسید های بسته بندی شده مکعبی با کاتیون های A که یک هشتم از سوراخ های چهار وجهی را اشغال می کنند و کاتیون های B که نیمی از سوراخ های هشت وجهی را اشغال می کنند، به عنوان مثال، A2+ انتخاب می کنند. بلور های فریت ساختار اسپینل معمولی را نمی پذیرند، بلکه ساختار اسپینل معکوس را دارند: یک هشتم از سوراخ های چهار وجهی توسط کاتیون های B و یک چهارم از محل های هشت وجهی توسط کاتیون های A اشغال شده است. و دیگری یک چهارم توسط کاتیون B.  ماده مغناطیسی معروف به "ZnFe" دارای فرمول  ZnFe2O4است، با Fe3+ مکان های هشت وجهی را اشغال می کند و Zn2+ مکان های چهار وجهی را اشغال می کند، این نمونه ای از فریت اسپینل ساختار معمولی است.

کاربرد های فریت

کاربردهای مختلف فریت در زیر توضیح داده شده است:
1-فریت ها در کلیدهای حسگر حرارتی مورد استفاده در یخچال، تهویه مطبوع، اجاق های الکترونیکی و غیره استفاده می شوند.
2-خاصیت مغناطیسی فریت ها در تولید امواج اولتراسونیک از یک میله فریت با اعمال میدان مغناطیسی متناوب استفاده می شود.
2-خاصیت عایق بودن فریت ها در موتور های الکتریکی کاربرد دارد. آنها همچنین به عنوان حلقه های مسطح برای بلندگو های بلند، موتور های برف پاک کن صفحه باد و آهنربا های تصحیح تلویزیون استفاده می شوند.
3-برخی از فریت ها دارای حلقه هیسترزیس مستطیلی بالایی هستند، بنابراین در ساخت سیستم حافظه کامپیوتری برای ذخیره سازی و بازیابی سریع اطلاعات دیجیتال مفید هستند.
فریت های مخلوط دارای مقاومت بالا و مغناطیسی خوبی هستند تا اینجا دریافتیم که آهنربای فریت که به عنوان آهنربای سرامیکی نیز شناخته می شود، نوعی آهنربای دائمی است که بیشتر از ماده ای به نام اکسید آهن ساخته شده است. با سه نوع مجزا از آهنرباهای فریت، ترکیب و ساختار آن و کاربرد های آن آشنا شدیم. امیدواریم با خواندن این مقاله اطلاعات مفیدی را در اختیارتان گذاشته باشیم.