فریت
مواد مختلف بر اساس خاصیتی که در میدان مغناطیسی از خود نشان دهند، به چند گروه مواد پارا مغناطیس، مواد دیا مغناطیس و مواد فرو مغناطیس تقسیم می‌شوند. مواد دیا مغناطیس باعث تضعیف شار مغناطیسی می‌گردند. به بیان دیگر، جهت جریان های بنیادی در دیا مغناطیس واقع در میدان مغناطیسی خارجی چنان است که میدان مغناطیسی آنها مخالف میدان خارجی است.
خاصیت دیا مغناطیسی ظاهرا در تمام انواع ماده یافت می‌شود خصوصا در مواردی بارز است که کلا از اتمها یا یون هایی با پوسته‌های بسته الکترونی تشکیل شده باشند( دو قطبی مغناطیسی ذاتی ندارند). مواد پارامغناطیس گروهی از مواد هستند که موجب تقویت جزئی میدان مغناطیسی می‌شوند، یعنی اگر در داخل سیم پیچی ، ماده‌ای از جنس پارا مغناطیسی قرار دهیم، در این صورت میدان مغناطیسی تقویت می‌شود، هر چند این تقویت به اندازه مواد فرو مغناطیس نیست، اما قابل توجه است. فرو مغناطیس ها دارای گشتاور مغناطیسی خود به خودی می باشند، یعنی حتی درغیاب میدان مغناطیسی اعمال شده نیز دارای گشتاور مغناطیسی هستند. گشتاور خود به خودی براین دلالت دارد که اسپین الکترونها و گشتاورهای مغناطیسی آرایش منظمی دارند.
به طور کلی فریت به آن دسته از مواد مغناطیسی اطلاق می‌شود که جزء اصلی تشکیل دهنده آن ها اکسید آهن است و دارای خاصیت فری مغناطیس می باشند (خاصیت فری مغناطیس نوعی از آرایش فرو مغناطیس است) و پارامترهای مغناطیسی مطلوبی نظیر ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی، اندوکسیون اشباع و مقاومت ویژه الکتریکی بالا ( درحدود 1012 اهم) از جمله اصلی‌ترین خصیصه‌های آنها به شمار می‌رود. بدین جهت کاربردهای بسیار وسیعی را در زمینه صنایع برق، الکترونیک، مخابرات، کامپیوتر و… به خود اختصاص داده‌اند.
تحققیقات علمی راجع به فریت‌ها از اواسط قرن نوزدهم آغاز شد. پس از آن تحقیقات به طور جدی توسط دو دانشمند ژاپنی به نامهای T.Takeshi و K.Yogoro در جهت کاربردهای صنعتی دنبال شد نتایج تحقیقات آنها بر روی فریت‌های مس و کبالت درسال 1932ارائه گردید.پس از جنگ جهانی دوم در سال 1946 شخصی به نام J. L. Snoek وجود ماده‌ای مغناطیسی از نوع سرامیک (فریت) را با خاصیت نفوذپذیری مغناطیسی بسیار بالا، مقاومت الکتریکی خوب و تلفات هدایتی کم جهت استفاده در رادارها کشف و در سال 1947 نتیجه تحقیقات خود را منتشر کرد. در سال 1948 شخصی به نام L.Neel تئوری خود را بر مبنای فری مغناطیس ارائه داد. پس از آن تحقیقات مغناطیس بر اساس فریت‌ها گسترش یافت و دانشمندان دیگر توانستند ترکیبات مختلفی از مخلوط اکسیدهای آهن، نیکل ، منگنز و روی را مورد آزمایش قرار دهند و به نتایج بسیار مطلوبی از نظر مقاومت الکتریکی بالا در مقایسه با فلزات دست یابند. باوجودی که آلیاژهای مغناطیسی و سیستم‌های فلزی، بالاترین ضریب نفوذپذیری مغناطیسی را در حدود 100000 دارا می‌باشند اما به دلیل مقاومت الکتریکی پایین، امکان استفاده از آنها در فرکانسهای بالاتر از KHZ1 عملاً میسر نیست و بنابراین امکان استفاده از فریت‌های مغناطیسی سرامیکی از این حیث در محدوده فرکانسی وسیعی وجود دارد.
یکی از انواع فریت ها نوع اسپینلی آن است، فریت های اسپینلی با فرمول عمومی [B3+] O2-} (A2+)} که در آن +A2 و B3+ به ترتیب کاتیون های دو و سه ظرفیتی می یاشندکاتیون های دو ظرفیتی مانند (Ni2+,Co2+,Zn2+, Mn2+,..) و کاتیون سه ظرفیتی می تواند Fe3+باشد.
فریت ها دارای خاصیت فری مغناطیس می باشند نظم مغناطیسی موجود در فری مغناطیس ها ناشی از برهم کنش های دو قطبی های مغناطیسی نیست بلکه ناشی از بر هم کنش تبادلی است در برهم کنش تبادلی هم پوشانی اوربیتال های اتمی مد نظر می باشد در فریت ها بر هم کنش تبادلی ناشی از هم پوشانی الکترون های اوربیتال 3d یون های A و B و الکترون های اوربیتال 2P یون های اکسیژن است. و قدرت این بر هم کنش تبادلی است که خاصیت مغناطیسی نمونه را رقم می زند.
کاربرد وسیع نانو فریت ها در آهن رباهای دایمی، دارو رسانی های هدفمند، دستگاههای ذخیره اطلاعات، فرو سیال ها وغیره سبب توجه وافری به نحوه ساخت و رشد این مواد شده است. به طور مثال فریت کبالت (CoFe2O4) یک ماده مغناطیسی سخت با ساختار مکعبی اسپینلی به علت ویژگی های مغناطیسی منحصر به فرد نسبت به فریت های دیگر مانند مغناطش اشباع (Ms) متعادل، نیروی وادارنده بالا (Hc) سختی مکانیکی و پایداری شیمیایی بالا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و به عنوان یکی از ترکیبات مهم در محیط های ضبط مغناطیسی به کار برده می شود زیرا که بالا بودن نیروی وادارندگی مغناطیسی برای بالا بردن ذخیره سازی مغناطیسی اطلاعات عامل اصلی است و فریت نیکل (NiFe2O4) یک ماده مغناطیس نرم با نیروی وادارنده مغناطیسی پایین و مغناطش اشباع پایین است که در زمینه زیست دارویی و فروسیال هاو سنسورهای گازی کاربرد دارد.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه : فائزه آقاخانی
تنظیم: نوربخش
