Magnetic Material   자성체, 자성 물질, 자기 재료, 자성 재료

1. 자성체 (磁性體, Magnetic Material) 이란?

  ㅇ 자기장 내에서 자화되는(자극이 생기는) 물질
     - 외부에서 자계를 가하면 내부 원자들이 자기쌍극자를 이루며 정렬하는 물질

  ※ 사실상,
     - 거의, 모든 물질이 자성을 갖는 재료이며, 
     - 다만, 자기장에 반응하는 정도/형태가 다름


2. 자성체 성질 척도

  ㅇ 자성체 성질의 강약을 표현하는 단위       : 비 투자율 μr
     - 상자성체 : 1 보다 조금 큼, 반자성체 : 1 보다 조금 작음
        . (1과 비슷하면 비 자성체 즉, 비 자성 재료로 봄)
     - 강자성체 : 1 보다 훨씬 큼 (자유공간 보다 6000배 이상)

  ㅇ 원자(원자자기모멘트)를 재정렬시키는 척도 : 자화율 χm
     - 매질이 자화(Magnetization, 외부 자기장 방향으로 배열/정렬)되는 정도
        . μ = μ。μr  =  μ。(1 + χm)


3. 자성체 성질 요약

    

  ※ [참고용어] ☞ 자기쌍극자모멘트, 히스테리시스, 자구, 자석, 자화율, 투자율 참조


4. 자성체 구분

  ※ 외부 자계의 영향에 따라, 물질 내부의 원자가 형성하는 자기쌍극자가 어떻게 재정렬하는
     가에 따라 다음과 같이 나누어질 수 있음

  ㅇ 비자성체 (nonmagnetic)
     - 외부 자기장에 거의 영향 받지 않음 (비 투자율 ≒ 1)
        . 보통의 반자성체,상자성체들을 일컬음

  ㅇ 반자성체 (Diamagnetic)
     - 例) 유기물질,Bi,Sb,Cu,Si,Ge,Au,Ag 등 대부분의 물질에서 발견됨
       
     - 외부 자기장이,
        . 없으면, 비 자화, 비 영구적
        . 있으면, 자기모멘트가 반대 방향으로 내부 자장 감소
     - 자화율 : 매우 작은 음수값 (-10-5~-10-9 정도)
        . 여기서, 음의 자화율은, 물질에 인가된 자기장을 없애려는 작용으로 설명됨

  ㅇ 상자성체 (Paramagnetic)
     - 例) Al,Pt,Mg,W 등 대부분의 금속 물질
       
     - 외부 자기장이,
        . 없는 경우, 자기모멘트가 무작위 방향
        . 있는 경우, 자기모멘트가 일부 방향을 갖고 자속밀도 약하게 증가
     - 자화율 : 매우 작은 양수값 (10-6~10-3 정도)

  ㅇ 강자성체 (Ferromagnetic)
     - 例) 철(Fe),니켈(Ni),코발트(Co)과 같은 금속 물질 
       
     - 외부에서 강한 자기장을 걸 때, 
        . 그 자기장의 방향으로 강하게 자화되고,
        . 외부 자기장이 사라져도, 어느정도 자화가 남게되는 물질            ☞ 자기 이력 참조
     - 자화율 : 매우 큰 양수값
     - 강자성 종류
        . 강자성체 (페로 자성체, Ferro-magnetic)   : 例) Fe, Co, Ni 등
        . 준강자성체 (페리 자성체, Ferri-magnetic) : 例) 페라이트(자성 산화철) 등
        . 반강자성체 (Anti-Ferromagnetic)          : (약한 자성을 갖게됨 즉, 낮은 자화율)


5. 자기 재료 구분

  ㅇ 자기적 성질에 따른 구분
     - 비 자기적 재료 : 상자성체,반자성체
     - 자기적 재료 : 강자성체

  ㅇ 자기 응용에 따른 구분 
     * (주로, 보자력 크기에 따라 강자성체를 구분)
     - 연 자성 재료 (Soft Magnetic Material) : 작은 보자력 → 쉽게 자화,탈자됨
        . 例) 규소강판, 순철, 페라이트 코어 등
     - 경 자성 재료 (Hard Magnetic Material) : 큰 보자력 → 자화가 잘 유지됨
        . 例) 영구자석, Nd-Fe-B 자석, Sm-Co 자석 등
     * (특히, 자기 재료의 특성은, 자화 특성 곡선을 통해 알 수 있음)

  ㅇ 구성 물질 및 재료 형태에 따른 구분
     - 금속계 자성 재료 : 철(Fe),니켈(Ni),코발트(Co) 및 이들의 합금 등을 이용
        . 例) 규소강, 퍼멀로이, 알니코(Al-Ni-Co) 등
     - 세라믹계 자성 재료 : 주로 금속 산화물계 화합물로 이루어짐 (페라이트가 대표적임)
        . 例) Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트, Ba 페라이트, Sr 페라이트 등
     - 희토류계 자성 재료 : 희토류 원소와 전이금속을 조합한 고성능 영구자석 재료
        . 例) Nd-Fe-B, Sm-Co 등
     - 자성 복합 재료 : 자성 분말 또는 자성 입자를 수지 등의 비 자성 재료와 복합화
        . 例) 압분자심(Powder Core), 본드 자석(Bonded Magnet) 등