3-5 خصوصیات و ترکیب پوسته44
3-6 خصوصیات و ترکیب گوشته44
3-7 خصوصیات و ترکیب هسته47
3-8 میدان مغناطیسی49
3-8-1 وارونگی مغناطیسی49
3-9 فشار50
3-10 دما51
3-11 زمین نا آرام51
3-11-1 زمین ساخت ورقه‌ای51
3-11-2 عقیده‌ای پیشرفته در زمان خود51
3-11-3 مغناطیس دیرین52
3-11-4 سرآغاز یک تحول فکری52
3-11-5 گسترش بستر اقیانوس‌ها53
3-11-6 وارونه شدن میدان مغناطیسی زمین53
3-12 حرکت ورقه‌ها نسبت به هم، به سه شکل مختلف زیر می‌تواند صورت بگیرد53
3-12-1 ورقه‌های دور شونده(واگرا)53
3-12-2 ورقه‌های نزدیک شونده(همگرا)55
3-12-3 ورقه‌های امتداد لغز56
3-12-4 نقاط داغ57
3-12-5 عامل های حرکت دهنده57
3-13 ساخت‌های تکتونیکی و کوه‌زایی57
3-14 تنش57
3-15 کمربندهای کوه‌زایی58
3-16 منابع مواد معدنی59
3-16-1 تشکیل منابع معدنی59
3-16-2 فعالیت‌های آذرین60
3-16-3 فعالیت‌های دگرگونی60
بخش دو: بررسی‌های میدان مغناطیسی در مدل‌های مختلف و نتایج
فصل چهارم: بررسی روش‌های مختلف جداسازی بی‌هنجاری‌های میدان مغناطیسی62
4-1 مقدمه62
4-2 جداسازی بی‌هنجاری‌ها به روش روند سطحی63
4-3 جداسازی بی‌هنجاریها با استفاده از فیلترکردن64
4-4 تفکیک بی‌هنجاریها توسط روشهای گسترش میدان پتانسیل67
4-5 روش فرکتال69
4-6 روش فرکتالی طیف توان- مساحت69
4-7 روش جداسازی کور منابع(BSS)72
4-7-1 مدلسازی مسئله جداسازی کور منابع72
4-7-2 مراحل پیش پردازش در مسائل جداسازی کور منابع74
4-7-3 معیار Negentropy75
4-7-4 الگوریتم‌های جداسازی کور75
4-8 الگوریتم FastICA76
4-9 نتیجه‌گیری76
4-10 ویژگی‌هاى پوسته ایران زمین از نظر نوع، ضخامت و ایزوستازى77
4-10-1 نوع پوسته(Crust)77
4-10-2 ضخامت پوسته78
4=10-3 ایزوستازى پوسته79
فصل پنجم: منابع مهم تولید میدان مغناطیسی زمین و انواع مدل‌های موجود81
5-1 منابع مهم تولید میدان مغناطیسی زمین81
5-2 انواع مدل‌های میدان مغناطیسی زمین81
5-2-1 مدل میدان مغناطیسی IGRF81
5-2-2 مدل دوقطبی کج شده84
5-2-3 مدل میدان مغناطیسی WMM84
5-2-4 مدل میدان مغناطیسی MF85
5-2-5 مدل میدان مغناطیسی POMME86
5-2-6 مدل میدان مغناطیسی NGDC87
5-2-7 مدل میدان مغناطیسی CHAOS87
فصل ششم: رسم نقشه‌های میدان مغناطیسی88
6-1 روش انجام کار88
6-2 رسم نقشه‌ها89
6-2-1 نقشه‌های میدان مغناطیسی دوقطبی زمین89
6-2-2 رسم نقشه بی‌هنجاری95
6-2-3 رسم نقشه بی‌هنجاری با نقشه میدان مغناطیسی دوقطبی98
6-2-4 رسم نقشه ارتفاعات ایرن101
6-3 رگرسیون102
6-3-1 تحلیل رگرسیونی (Regression analysis)102
6-3-2 تعریف لغوی102
6-3-3 شرایط پذیرش مدل103
6-4 نتیجه‌گیری104
6-5 پیشنهاد106
پیوست یک: حل مسئله‌ی آهنربای دائم108
پیوست دو: دمای کوری110
نقطه‌ی کوری(Curie Point)110
فرومغناطیس110
فرومغناطیس‌های آکتنیدی111
علت مغناطیسی شدن111
تبادل متقابل111
دمای کوری112
رفتار مغناطیسی مواد112
دوقطبی‌ها و گشتاورهای مغناطیسی113
منابع113
فصل اول مقدمه‌ای بر میدان مغناطیسی
1-1 مقدمه
1-1-1 میدان مغناطیسی
برای اولین بار در سال 1600 میلادی توسط گیلبرت، زمین بعنوان یک آهن‌ربای بزرگ معرفی شد. میدان مغناطیسی زمین شکلی دارد که گویی کره زمین مغناطیسی است که محورش تقریبا از شمال به جنوب قرار دارد. در نیمکره شمالی، تمام خطوط میدان مغناطیسی در نقطه‌ای به هم می‌رسند، این نقطه قطب جنوب مغناطیسی زمین نامیده می‌شود. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد بلکه قدری از آن پایین‌تر هستند. همچنین قطب‌های مغناطیسی زمین با قطب‌های جغرافیایی آن منطبق نیستند(شکل1-1). محور میدان مغناطیسی زمین، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از این‌رو قطر زمین نیست. چندین سیاره دیگر از سیاره‌های منظومه شمسی نیز، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می‌توان از عطارد و مشتری نام برد. این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره‌های دیگر نیز دیده می‌شود.
شکل 1-1 – قطب‌های مغناطیسی زمین با قطب‌های جغرافیایی آن منطبق نیستند
بر پایه‌ی نظریه‌ی دینامو، این میدان در منطقهی هستهی بیرونی که مایع است، ساخته شده ‌است. در هستهی بیرونی گرمای زیاد و رسانش گرمایی باعث جابه‌جایی مواد رسانای درون آن می‌شود که این پدیده خود باعث پدید آمدن جریان‌های الکتریکی و از آن میدان مغناطیسی زمین می‌گردد. جابه‌جایی مواد در هستهی بیرونی با هرج و مرج همراه‌ است و باعث می‌شود که قطب‌های میدان مغناطیسی در بازه‌های زمانی گوناگون جابه‌جایی‌هایی داشته باشد. از این‌رو در بازه‌های زمانی چند میلیون سال باید چشم به راه چند بار جابه‌جایی در محل قطب‌های مغناطیسی زمین باشیم. برای نمونه، تازه‌ترین جابه‌جایی دو قطب در ۷۰۰۰۰۰ سال پیش رخ داده ‌است.
1-1-2 منشاء میدان مغناطیسی زمین
در الکترومغناطیس کلاسیک تعریف میدان مغناطیسی به‌صورت «میدان حاصل از بار الکتریکی در حال حرکت در اطراف آن» می‌باشد. میدان مغناطیسی از تک بارها، سیم‌های حامل جریان، جهت‌گیری دوقطبی‌های مغناطیسی(آهنرباهای دایمی)، جریان سیال رسانا(میدان مغناطیسی زمین) ایجاد می‌شوند. در الکترودینامیک نسبیتی بین میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی تفاوتی وجود ندارد و تعریف میدان الکترومغناطیسی به‌صورت «اثر بار الکتریکی در اطراف آن» تعریف می‌شود. چون حرکت کاملاً نسبی در نظر گرفته می‌شود و نمی‌توان بین بار ثابت و بار متحرک تفاوتی قایل شد(متحرک بودن یا ثابت بودن برای ناظرهای مختلف تفاوت می‌کند). نیروی حاصل از این میدان را نیروی لورنتس می‌خوانند.
به بیانی دیگر میدان مغناطیسی میدانی است که توسط یک جسم مغناطیسی یا ذرات، و یا با تغییر میدان الکتریکی، تولید شده است و توسط نیرویی که روی دیگر مواد مغناطیسی و یا حرکت بار الکتریکی اعمال می‌شود شناسایی می‌شود. میدان مغناطیسی در هر نقطه داده شده توسط هر دو پارامتر جهت و شدت مشخص می‌شود، که به‌عنوان یک میدان برداری شناخته می‌شود. اشیایی که خود میدان مغناطیسی تولید می‌کنند آهنربا نامیده می‌شوند. آهن‌رباها توسط نیروها و گشتاورهایی که توسط میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند بر یک‌دیگر تاثیر می‌گذارند. آهن‌ربا معمولاً خود را در جهت میدان مغناطیسی موضعی تراز می‌کند. قطب‌نماها از این اثر برای اندازه گیری جهت میدان مغناطیسی موضعی، تولید شده توسط زمین استفاده می‌کنند. مدلی که میدان مغناطیسی یک شیء را نشان می‌دهد با استفاده از خطوط میدان مغناطیسی نشان داده می‌شوند. این خطوط صرفا یک مفهوم ریاضی هستند و به‌صورت فیزیکی وجود ندارد. با این حال، برخی پدیده‌های فیزیکی از قبیل تراز شدن براده‌های آهن در یک میدان مغناطیسی، به مانند خطوط در یک الگوی مشابه با خطوط فرضی میدان مغناطیسی از جسم را تولید می‌کند. جهت خطوط میدان مغناطیسی که تراز دلخواهی برای براده آهنی که بر روی کاغذی که بر روی یک نوار آهنربا قرار دارد، پاشیده شده است، نشان می‌دهد. جاذبه متقابل قطب مخالف براده آهن منجر به تشکیل خوشه‌های دراز از براده در امتداد خطوط میدان شده است.
جریان الکتریسیته و انتقال شار الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند. حتی میدان مغناطیسی از یک ماده مغناطیسی را می‌توان به‌عنوان مدل حرکت شار الکتریکی الگو گرفت. میدان مغناطیسی نیز بر روی حرکت شار الکتریکی نیرو وارد می‌کند. میدان‌های مغناطیسی در داخل و با توجه به مواد مغناطیسی می‌تواند کاملا پیچیده باشد. میدان مغناطیسی با مواد دیگر اثر متقابلی دارد، بنابراین میدان مغناطیسی متقابلی با مواد دیگر ایجاد می‌کند. شرح میدان مغناطیسی در داخل آهن‌ربا شامل دو رشته جداگانه ‌است که می‌تواند هر دو به نام میدان مغناطیسی، میدان مغناطیسی B و میدان مغناطیسی H نامیده شود. اینها توسط یک میدان سوم که توصیف حالت مغناطیسی مواد مغناطیسی در درون آنهاست، که مغناطیس کنندگی(مغناطش) نامیده می‌شود تعریف می‌شود. انرژی مورد نیاز برای ایجاد میدان مغناطیسی می‌تواند زمانی که میدان از بین می‌رود اصلاح شود. و این انرژی می‌تواند، به‌عنوان “ذخیره شده” در میدان مغناطیسی در نظر گرفته شود. انرژی ذخیره شده در مواد مغناطیسی به مقادیر B و H بستگی دارد. میدان الکتریکی میدانی است که توسط شار الکتریکی ایجاد شده است و این میدان‌ها به‌طور تنگاتنگی به میدان‌های مغناطیسی مربوط می‌شوند؛ تغییر در میدان مغناطیسی میدان الکتریکی و تغییر در میدان الکتریکی میدان مغناطیسی تولید می‌کند. ارتباط کامل بین میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و جریان و شار که آنها را ایجاد می‌کنند، توسط مجموعه‌ای از معادلات ماکسول توصیف می‌شوند. با در نظرگرفتن این ارتباط خاص، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی دو جنبه مرتبط از یک موضوع منفرد، به نام میدان الکترو مغناطیسی هستند. یک میدان الکتریکی خالص، در یک چارچوب مرجع، به‌عنوان ترکیبی از هر دو میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی که در یک چارچوب مرجع حرکت می‌کند، مشاهده می‌شود. در فیزیک کوانتومی، میدان مغناطیسی خالص(و الکتریکی) را توسط اثرات ناشی از فوتون‌های مجازی می‌توان درک کرد و در زبان مدل استاندارد، نیروی الکترومغناطیسی در تمام مظاهر توسط فوتون واقع می‌شود. در اغلب موارد این شرح میکروسکوپی مورد نیاز نمی‌باشد چرا که نظریه کلاسیک ساده، قانع کننده‌ است؛ تفاوت تحت میدان با انرژی پایین‌تر در اکثر شرایط قابل اغماض است.
میدان‌های مغناطیسی در جوامع قدیمی و مدرن استفاده‌های بسیار داشته‌ است. زمین میدان مغناطیسی خود را تولید می‌کند. که در جهت‌یابی‌ای که توسط قطب شمال قطب نما که به سمت قطب جنوب میدان مغناطیسی زمین منحرف شده ‌است، بسیار حایز اهمیت است. از چرخش میدان مغناطیسی در موتور الکتریکی و ژنراتور بهره گرفته شده‌ است. نیروهای مغناطیسی ارائه دهنده اطلاعاتی در مورد حرکت شار از طریق اثر هال هستند. تداخل میدان‌های مغناطیسی در دستگاه‌های برقی مانند ترانسفورماتورها در نظم حوزه‌های مغناطیسی مورده مطالعه قرار گرفته‌اند. مطالعه میدان مغناطیسی به‌عنوان یک موضوع مجزا از آهنربا در قرن 13 هنگامی که Petrus Peregrinus میدان مغناطیسی آهنربای کروی را مطالعه کرد و فرض نمود که زمین خود یک آهن‌ربا است، آغاز شد. تمایز مدرن بین میدان‌های B و H در قرن 19 کشف شد. رابطه بین میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در مجموعه‌ای از معادلات ماکسول در نیمه دوم قرن 19کشف شد. و مفهوم الکترومغناطیس متولد شد. روندی که در پشت معادلات ماکسول قرار داشت در نیمه اول قرن 20 مشخص شد، هنگامی که ارتباط خاص آنها نشان داده شد. شرح کاملی از الکترومغناطیس، الکترودینامیک کوانتومی و یا QED نامیده می‌شود، که شامل مکانیک کوانتومی که در اواسط قرن 20 کشف شد، است.
1-2 اندازه‌گیری میدان مغناطیسی هسته‌ی زمین
در درون زمین فلزاتی نظیر آهن و نیکل به‌صورت مذاب و گداخته وجود دارند که در حال حرکت و جنبش هستند. حرکت این مواد از هسته شروع شده و به نزدیکی سطح زمین نزدیک شده و دوباره به هسته و مرکز زمین برمی‌گردند. این مواد مذاب با حرکت رفت و برگشتی که دارند باعث پیدایش جریان الکتریکی در درون زمین می‌شوند.
از همین خاصیت الکتریکی مواد مذاب درون زمین، برای پیش‌بینی وقوع فوران آتشفشان یا زلزله استفاده می‌کنند. جریان الکتریکی که این مواد مذاب ایجاد می‌کنند، باعث پیداش میدان مغناطیسی در اطراف زمین می‌شود. خطوط میدان مغناطیسی به این‌گونه هستند که از هسته به قطب جنوب جغرافیایی وصل و سپس از قطب جنوب به قطب شمال و از آن‌جا دوباره به هسته وصل می‌شوند. و به این‌گونه این خطوط در اطراف زمین رسم می‌شوند. قطب‌های مغناطیسی زمین بر روی قطب‌های جغرافیایی آن منطبق نیستند و امروزه حدود ۱۱ درجه اختلاف دارند.
بررسی‌ها و مطالعه آثار نشان می‌دهند که میدان مغناطیسی زمین ثابت نیست و تغییر می‌کند. آثاری که از روی سنگ‌های زمین به‌دست آمده حاکی از آنست که میدان مغناطیسی زمین به مدت حدود ۸۰۰۰۰۰ سال وارونه بوده و حدود ۱۰۰۰۰۰ سال دچار افت شدیدی می‌شود. علت این امر آنست که مواد مذاب و گداخته حرکت رفت و برگشتی کاتوره‌ای دارند که سرعتشان حدود ۵ سانتی‌متر در روز است و جابه‌جایی این مواد باعث تغییر جریان الکتریکی و در نتیجه میدان مغناطیسی زمین می‌شود. البته دانشمندان در تلاش هستند تا بتوانند به ساختار کاتوره‌ای تغییر میدان مغناطیسی در آینده دست یابند.
ژئوفیزیکدانان دانشگاه برکلی آمریکا موفق شدند برای اولین بار، قدرت میدان مغناطیسی را درون هسته زمین که حدود 2900 کیلومتر زیر سطح زمین قرار دارد، اندازه‌گیری و مقدار آن‌را 25 گاوس تعیین کنند. قدرت میدان مغناطیسی هسته 25 گاوس و 50 برابر قدرتمندتر از میدان مغناطیسی در سطح زمین است. اگر چه این میزان حد وسط چیزی است که متخصصان ژئوفیزیک پیش از این حدس می‌زدند، اما همسانی منابع حرارتی محدودکننده هسته باعث می‌شود دینام داخلی برای برقراری این میدان مغناطیسی به حرکت خود ادامه دهد. وجود یک میدان مغناطیسی قدرتمند در سطح خارجی هسته به این معنی است که انتقال گرمای زیادی در آن‌جا صورت می‌گیرد و این، نشان از تولید حرارت زیاد در مرکز زمین دارد. گرمای باقی‌مانده از زمین داغ و گداخته چهار و نیم میلیارد سال پیش، آزاد شدن انرژی گرانشی در اثر سقوط عناصر سنگین به اعماق هسته مایع و تجزیه رادیواکتیو عناصر پرعمری مانند پتاسیم، فلزات و توریوم از منابع اصلی انرژی هستند. وجود میدان ضعیف مغناطیسی با قدرت مثلا 5 گاوس حاکی از این است که سهم کمی از تولید حرارت به شیوه تجزیه رادیواکتیو تامین شده، درحالی‌که وجود میدان قوی با قدرت مثلا 100 گاوس به سهم بیش‌تری از تجزیه رادیواکتیو اشاره دارد. میدان مغناطیسی زمین در دو سوم خارجی هسته متشکل از آهن و نیکل تولید می‌شود. این سطح خارجی هسته که ضخامتی در حدود 2250 کیلوتر دارد، مایع است و گردش این مواد فلزی است که میدان مغناطیسی را پدید می‌آورد؛ درحالی که داخل هسته، توپ منجمدی از آهن و نیکل با شعاعی در حدود 1290 کیلومتر(اندکی کوچک‌تر از ماه) است. اطراف هسته را نیز گوشته(جبه) داغ و چسبناک فرا گرفته که یک پوسته سطحی سفت و سخت، آن را پوشانده است. جالب این‌جاست که میدان مغناطیسی زمین در طول زمان تغییر جهت می‌دهد و قطب‌های آن جابه‌جا می‌شوند.
فصل دوم: خصوصیات مواد مغناطیسی، محیط‌های مغناطیسی و کاربردهای آنها
2-1 خصوصیات مواد مغناطیده
2-1-1 میدان مغناطیسی B و شدت مغناطیسی H
میدان مغناطیسی برای دو میدان برداری مختلف استفاده می‌شود، که میدان‌های B و H نامیده می‌شوند. خارج از مواد، میدان‌های B و H غیر قابل تشخیص هستند.(آنها تنها در واحدهای خود و مقدار، متفاوت‌اند و در تغییرات زمانی و مکانی تفاوتی ندارند.) تنها در داخل ماده‌ تفاوت مهم است. میدان B به جریان بستگی دارد(هم ماکروسکوپی و هم میکروسکوپی مانند حرکت الکترون به دور هسته آن). در حالی که میدان H به جریان‌های ماکروسکوپی و برداری که به پدیده شار مغناطیسی بسیار نزدیک است، بستگی دارد.
میدان B را می‌توان در بسیاری جهات مشابه، بر اساس اثرات آن بر روی محیط اطراف آن تعریف کرد. به‌عنوان مثال، یک ذره با بار الکتریکی، q، و حرکت در میدان B با سرعت، v، نیرویی برابر، F، ایجاد می‌کند که نیروی لورنتس نامیده می‌شود. برای دوقطبی مغناطیسی لحظه‌ای m (در آمپر متر مربع) میدان B در واحد SI تسلا و در واحد cgs گاوس(1 تسلا = 10000 گاوس) نامیده می‌شود. در واحد SI تسلا برابر است با: (کولن × متر) / (نیوتن × ثانیه).
میدان H با یکای آمپر بر متر(A/m) در SI و اورستد (Oe) در cgs اندازه‌گیری می‌شود. در موادی که M متناسب با B یا اصطلاحأ خطی است، رابطه بین B و H را می‌توان به فرم ساده‌تر نوشت: B⁄μ=H که در آن μ پارامتر وابسته به مواد به نام نفوذپذیری(ضریب تراوایی) است. در فضای خالی، هیچ مغناطیسی وجود ندارد به‌طوری کهB⁄μ_0=H هر چند، برای بسیاری از مواد، هیچ رابطه‌ی ساده‌ای بین B و M وجود ندارد به‌عنوان مثال، مواد فرومغناطیسی و ابررساناها خاصیت مغناطیسی شدنی دارند که یک تابع چند ارزشی از B مربوط به پسماند مغناطیسی است.
2-1-2 پذیرفتاری و تراوایی مغناطیسی
برای مواد همسانگرد و خطی داریم: M ⃗=X_m H ⃗ که در آن X_mرا پذیرفتاری مغناطیسی گوییم که کمیتی بی‌بعد است[1].
2-1-2-1 مواد دیامغناطیس
مواد دیامغناطیس موادی هستند که اگر در میدان مغناطیسی قرار بگیرند از آهنربا دفع می‌شوند. در این مواد برآیند گشتاور دوقطبی مغناطیسی صفر است و در واقع فاقد دوقطبی ذاتی هستند و هنگامی که در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، گشتاور دوقطبی در آن‌ها القا می‌شود اما جهت این دوقطبی‌های القا شده بر خلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی می‌باشد و این امر باعث می‌شود که ماده دیامغناطیس از میدان مغناطیسی دفع شود. البته این خاصیت در تمام مواد وجود دارد، و هنگامی این خاصیت در مواد ظاهر می‌شود که خاصیت پارامغناطیسی آن‌ها ضعیف باشد، مانند بیسموت، نقره، طلا، مس و تمام غیر فلزها بجز اکسیژن. مواد دیامغناطیس دارای X_mمنفی هستند و اگر در برابر میدان مغناطیسی قرار گیرند باعث تضعیف میدان می‌شوند. همچنین فاقد گشتاور دوقطبی مغناطیسی‌اند.

X_m<0 , |X_m |<1
2-1-2-2 مواد پارامغناطیس
مواد پارامغناطیس موادی هستند که حرکت و جنبش دوقطبی‌هایشان راحت و آسان‌تر است. هنگامی که این مواد را در میدان مغناطیسی قرار دهیم، بر دوقطبی‌های آن نیرو وارد شده و تعداد زیادی از آن‌ها در خطوط میدان به‌طوری که قطب‌های شمال در جهت خطوط قرار می‌گیرند. و این امر سبب می‌شود که این مواد به یک آهنربای قوی تبدیل شود. اما چون حرکت و جنبش این دوقطبی‌ها سریع است، با برداشتن این مواد از میدان مغناطیسی، این دوقطبی‌ها به سرعت از مسیر خطوط خارج و به حالت کاتوره‌ای قبلی برمی‌گردند و این مواد در خارج از خطوط میدان به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست می‌دهند، مانند آلومینیوم و پلاتین. مواد پارامغماطیس دارایX_m مثبت بوده و باعث تقویت میدان مغناطیسی می‌شوند و دارای گشتاور دوقطبی مغناطیسی کوچکی هستند.
X_m>0 , |X_m |<1
با اینکهX_m تابعی از دماست، و گاهی نیز به شدت با دما تغییر می‌کند، عمومأ با اطمینان می‌توان گفت کهX_m برای مواد پارامغناطیس و دیامغناطیس بسیار کوچک است. وجود رابطه خطی میان (M ) ⃗, H ⃗وجود رابطه خطی میان (B ) ⃗و H ⃗را به‌صورت B ⃗=μH ⃗ ایجاب می‌کند که در آن μضریب تراوایی(مغناطیسی) نامیده می‌شود و از ترکیب معادله: H ⃗=□(B ⃗ )⁄μ_0 -M ⃗ و M ⃗=X_m H ⃗ به‌صورت زیر به‌دست می‌آید:
μ=μ_0 (1+X_m)
و گاهی اوقات به جای X_m، کمیت بی‌بعد زیر را در جدول‌ها ذکر می‌کنند:
K_m=μ/μ_0 =1+X_m
این کمیت را تراوایی نسبی می‌نامند که خیلی به واحد نزدیک است.
2-1-2-3 مواد فرومغناطیس
فرومغناطیس‌ها رده‌ی دیگری از مواد مغناطیسی را تشکیل می‌دهند. وجه مشخص چنین ماده‌ای آن است که می‌تواند مغناطش دائم داشته باشد و همچنین آنکه عمومأ وجودش تأثیر زیادی در میدان مغناطیسی دارد. این مواد مانند مواد پارامغناطیس است اما با این تفاوت که در این مواد مجموعه‌ای از دوقطبی‌های مغناطیسی در یک جهت و راستا قرار دارند که این مجموعه‌ها در راستا و جهت‌های متفاوتی قرار دارند به‌طوری که اثر میدان یکدیگر را خنثی می‌کنند. که به این مجموعه از دوقطبی‌های مغناطیسی که در یک راستا قرار دارند، حوزه مغناطیسی می‌گویند. هنگامی که این مواد در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، بر حوزه‌های مغناطیسی نیرو وارد می‌شود و آن‌ها را در جهت میدان قرار می‌دهند(پیوست دو). خاصیت مغناطیسی این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه‌ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگی دارد که از این لحاظ مواد فرومغناطیس را به دو دسته تقسیم می‌کنند:
2-1-2-3-1 مواد فرومغناطیس نرم
در این مواد سرعت تغییر حوزه‌ها بسیار آسان و سریع است و به همین خاطر در میدان مغناطیسی این حوزه‌ها به سرعت در جهت خطوط میدان قرار می‌گیرند و خاصیت مغناطیسی بسیار قوی به‌دست می‌آورند. اما همین‌که این مواد را از میدان دور کنیم، جهت این حوزه‌ها به سرعت تغییر و به حالت کاتوره‌ای قبلی بر می‌گردند، مانند آهن
2-1-2-3-2 مواد فرومغناطیسی سخت
در این مواد سرعت تغییر حوزه‌ها بسیار سخت و کند است و همین که در میدان قرار می‌گیرند، این حوزه‌ها به کندی در جهت خطوط قرار می‌گیرند و خاصیت مغناطیسی آن‌ها نسبت به مواد فرومغناطیس نرم ضعیف‌تر است؛ اما همین که از میدان دور می‌شوند بر خلاف مواد فرومغناطیس نرم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می‌کنند، مانند آلیاژهای نیکل. مواد فرومغناطیس خطی نیستند. در نتیجه معادله‌های(M ⃗=X_m H ⃗,B ⃗=μH ⃗) با مقادیر ثابت X , μ در موردشان صدق نمی‌کند. به هر حال مناسب به نظر می‌رسد که معادله‌ی (B ⃗=μH ⃗) را به‌عنوان معادله‌ای برای تعریف μ به‌کار ببریم، یعنی μ=μ(H ⃗)، اما باید در این خصوص احتیاط کرد. اگر کمیت μ مربوط به یک ماده فرومغناطیس با معادله(B ⃗=μH ⃗) تعریف شود، آن وقت بر حسب مقدار H ⃗،کمیت μ تمام مقادیر بین صفر تا بینهایت را قبول خواهد کرد و ممکن است مثبت یا منفی باشد. بهترین کار این است که هر یک از مسائل مربوط به فرو‌مغناطیس‌ها را جداگانه بررسی کنیم، و ناحیه‌ای از منحنی B-H را که برای مسئله مفروض مهم است تعیین کنیم و تقریب‌های مناسب برای آن ناحیه را به کار بریم. به‌طور خلاصه مواد فرومغناطیس دارای خاصیت مغناطیسی شدیدی بوده X_m آنها مثبت و بزرگ‌تر از یک می‌باشد و باعث تقویت زیاد میدان می‌شود.
X_m>0 , |X_m |≫1
بنابراین همانطور که در بالا گفته شد مواد فرو‌مغناطیس می‌توانند مغناطش دائم داشته باشند، همچنین فرومغناطیس‌ها نمی‌توانند خطی باشند.
برای یک ماده فرومغناطیس حلقه پسماند به‌صورت زیر است(شکل2-1) که مقدار B در نقطه r را باقیماندگی یا پسمانده می‌نامیم. همچنین اندازه H در نقطه cبه نیروی وادارندگی یا وادارندگی مغناطیسی ماده موسوم است. از آن‌جایی که ماده فرومغناطیس که در مسیر (1) مغناطیده شده با کاهش شدت مغناطیسی دیگر از مسیر(1) برنمی‌گردد و مسیر (2) را انتخاب می‌کند، منحنی را منحنی پسماند یا عقب ماندن می‌نامیم[1].
شکل 2-1 حلقه پسماند برای یک ماده فرومغناطیس
شکل حلقه پسماند نه تنها به ماهیت ماده فرومغناطیسی بستگی دارد(شکل2-2)، بلکه به مقدار بیشینه H ⃗ که بر ماده اعمال می‌شود نیز بستگی خواهد داشت(شکل2-3).
شکل 2-2 مقایسه منحنی پسماند برای چند ماده
شکل 2-3 حلقه پسماند اصلی و چند حلقه پسماند فرعی برای یک ماده نمونه
مواد فرومغناطیس را برای یکی از 2 منظور زیر به کار می‌برند:
افزایش شار مغناطیسی یک مدار جریان،
منبع میدان مغناطیسی(آهنربای دائم).
بنابراین ربع دوم نمودار حلقه پسماند، قسمت حائز اهمیت رابطه B-H برای یک ماده آهنربای دائم است.
میدان خارجی مربوط به کره‌ای که به‌طور یکنواخت مغناطیده است، دقیقأ یک میدان دوقطبی است، که از گشتاور دوقطبی 4/3 πa^3 M ⃗نتیجه می‌شود، شدت مغناطیسی داخل کره میدانی است وامغناطنده (در خلاف جهت مغناطش)(پیوست یک). پس می‌بینیم کره مغناطیده تحت تأثیر میدان وامغناطنده خود قرار می‌گیرد. ضریب 1/3=1/4π(4π/3) در معادله((H_2 ) ⃗=-1/3 Mk ̂) صریحأ به شکل هندسی کره بستگی دارد، مقدار (4π/3)به عامل وامغناطش کره موسوم است. میدان مغناطیسی خارجی (B_1 ) ⃗ مساوی است با:
(B_1 ) ⃗=1/3 μ_0 M(a^3/r^3 )[2 cos⁡θ r ̂+sin⁡θ θ ̂]
و میدان مغناطیسی در داخل کره برابر است با:
(B_2 ) ⃗=2/3 μ_0 Mk ̂=2/3 μ_0 M ⃗
2-2 محیط‌های مغناطیسی
2-2-1 مگنتوسفر زمین

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

همه اجسام مغناطیسی خطوط نیرویی را به‌وجود می‌آورند که قابل مشاهده نیست و بین قطب‌های جسم تشکیل می‌شود. یک روش ساده برای دیدن این خطوط، پاشیدن براده آهن روی ورقه کاغذی و قرار دادن یک آهن‌ربای میله‌ای زیر کاغذ است. براده‌های آهن در اطراف آهن‌ربا و در امتداد خطوط میدان مغناطیسی مرتب می‌شوند به عبارت ساده، می‌توان زمین را به‌صورت یک آهن‌ربای دو قطبی در نظر گرفت. خطوط میدان مغناطیسی بین قطب‌های شمال و جنوب مغناطیسی زمین قرار می‌گیرند همان‌گونه که بین قطب‌های یک آهن‌ربای میله‌ای قرار می‌گیرند. ذرات باردار روی این خطوط میدان به دام می‌افتند(همان‌گونه که براده‌های آهن به دام افتادند) و مگنتوسفر را به‌وجود می‌آورند. سطح فرضی‌ای که باد خورشیدی به آن برخورد می‌کند، شوک دماغه نامیده می‌شود(شکل2-4). فضا در پشت شوک دماغه قرار می‌گیرد و بخشی که زمین را محصور می‌کند، مگنتوسفر نامیده می‌شود. مگنتوسفر بخشی از فضاست که میدان مغناطیسی زمین در آن‌جا متمرکز است و مانع از ورود بادهای خورشیدی می‌شود. اما گاهی اوقات ذرات باردار و پرانرژی باد خورشیدی وارد مگنتوسفر می‌شوند. این ذرات منشاء اصلی ذرات بارداری هستند که در کمربند وان آلن به دام می‌افتند. خطوط میدان مغناطیسی زمین مانند آهن‌ربای میله‌ای متقارن نیستند. برخورد بادهای خورشیدی باعث می‌شود که خطوط از سمت خورشید به سمت قطب‌نما باشند در حالی که خطوط میدان از جریان خورشید برمی‌گردند و دنباله مغناطیسی زمین را تشکیل می‌دهند. مگنتوسفر حدود80 تا60000 کیلومتر(50 تا 37280 مایل) در فضای خلاء و به سمت خورشید توسعه یافته و بیش از 300000 کیلومتر(186500 مایل) دورتر از خورشید کشیده‌ شده است.
2-2-2 بادهای خورشیدی و تاثیر آن بر میدان مغناطیسی زمین
بادهای مغناطیسی جریانی از ذرات بارداری هستند که از خورشید با سرعت400 کیلومتر در ثانیه به خارج منتشر می‌شوند و شدت آن بر حسب میزان فعالیت سطحی خورشید تغییر می‌کند. میدان مغناطیسی زمین در مقابل بادهای خورشیدی مانند سپری مقاومت می‌کند. هنگامی که بادهای خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کنند مانند آب اطراف دماغه کشتی، منحرف می‌شوند؛ همان‌طور که در شکل2-4 نشان داده شده است. سطح فرضی‌ای که باد خورشیدی به آن برخورد می‌کند، شوک دماغه نامیده می‌شود. بادهای خورشیدی میدان مغناطیسی زمین، بیش‌تر مانند یک دوقطبی مغناطیسی بزرگ هستند که می‌توان گفت قطب‌های آن بر روی قطب‌های جغرافیایی این سیاره افتاده ‌است. در کمربند یا خط استوای میدان مغناطیسی شدت میدان مغناطیسی در سطح زمین به ۳/۰۵ ×〖10〗^(-5) تسلا و گشتاور مغناطیسی آن به 7/91 ×〖10〗^15 تسلا. مترمکعب می‌رسد.
شکل 2-4 شوک دماغه یک سطح فرضی است که با برخورد بادهای خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین نشان داده شده است
2-2-3 مدارهای وان آلن
یکی از ویژگی‌های اصلی میدان مغناطیسی این است که روی بارهای الکتریکی در حال حرکت نیرو اعمال می‌کند. بنابراین میدان مغناطیسی می‌تواند ذرات بارداری مانند الکترون و پروتون را که در امتداد خطوط میدان، حرکتی چرخشی به سمت جلو و عقب دارند به دام بیندازد. همان‌طور که در شکل نشان داده شده، ذرات باردار در نقاط آینه‌ای که خطوط میدان به هم نزدیک‌تر می‌شوند و بیضوی‌های آن‌ها بسته‌تر می‌شود، بازتاب می‌شوند. یکی از نخستین نتایج اکتشافات فضایی در اواخر دهه 1950 این بود که زمین توسط دو محدوده احاطه شده که تراکم ذرات باردار در آن‌جا بالاست و کمربند تابشی وان آلن نامیده می‌شود. منشاء اولیه این ذرات باردار، جریان ذرات بارداری است که از خورشید ساطع می‌شوند و آنها را بادهای خورشیدی می‌نامند. این ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین که عامل اصلی ایجاد شفق است به دام می‌افتند.
2-2-4 پدیده شفق قطبی
زمانی که ذرات خورشیدی به دام میدان مغناطیسی زمین می‌افتند با مولکول‌ها و اتم‌های بالای جو زمین(در لایه یونسفر در ارتفاع 80 تا 100 کیلومتر از سطح زمین) واکنش می‌دهند و موجب می‌شوند این مولکول‌ها، نور تابش کنند و پدیده شفق قطبی را به‌وجود آورند(شکل2-5). علت اینکه این نورها در نواحی نزدیک قطبی رخ می‌دهند این است که در این مناطق تراکم خطوط میدان مغناطیسی و در واقع توان میدان بیش‌تر بوده و این میدان ذرات باد خورشیدی را به این نواحی هدایت می‌کنند.
شکل 2-5 شفق قطبی در نزدیکی قطب‌های مغناطیسی روی می‌دهد
2-2-5 محاسبه میدان مغناطیسی در محیط‌های بی‌هنجار اطراف زمین
2-2-5-1 محاسبه موقعیت ماهواره در فضا و یا محاسبه موقعیت ماهواره در ایستگاه‌های کنترل در سطح زمین در صورت از کار افتادن حسگر و یا عملگر ماهواره
با توجه به‌وجود تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و استفاده از مواد مغناطیسی در ماهواره، همواره ماهواره دارای دوقطبی مغناطیسی است. در عین حال ماهواره در معرض میدان مغناطیسی زمین است. شدت میدان مغناطیسی در مدارهای پایین(زیر 1000 کیلومتر) دارای مقدار نسبتأ قابل توجه است. در ارتفاع‌های بالاتر شدت میدان کم می‌شود و در عین حال از اثرات بیرونی چون ذرات باردار متحرک ناشی از بادهای خورشیدی متأثر شده الگوی نسبتأ نامنظم پیدا می‌کند که به سختی قابل مدل کردن است. سیستم تعیین و کنترل وضعیت در ماهواره‌ها مسئول کنترل و حفظ وضعیت مداری ماهواره است. با به‌کارگیری یک گشتاور دهنده‌ی مغناطیسی و بهره‌گیری از میدان مغناطیسی زمین میزان گشتاور لازم برای باز گرداندن ماهواره به وضع تعادل تولید می‌شود. با توجه به کوچک بودن میدان مغناطیسی زمین، کوچک‌ترین عامل اختلالی در حین استفاده از گشتاور دهنده مغناطیسی می‌تواند سبب تولید گشتاورهای نادرست شده و خروج ماهواره را از وضع تعادل منجر شود. بنابراین هنگام استفاده از گشتاور دهنده مغناطیسی تمام تجهیزات الکتریکی ماهواره را خاموش نگاه می‌دارند. ولی حتی با خاموش شدن تمام وسایل برقی مقداری پسماند مغناطیسی در تجهیزات ماهواره به‌وجود می‌آید که خود سبب ایجاد اختلال در عملکرد گشتاور دهنده مغناطیسی می‌شود. در دست داشتن تخمین مناسبی از میزان این پسماند در قطعات مختلف ماهواره به کنترل و احتمالاً رفع اثرات مخرب آن‌ها کمک می‌کند. یکی از تکنیک‌های مورد استفاده برای سنجش این پسماندها استفاده از پیچه‌های هلمهولتز می‌باشد. با به‌کارگیری این پیچه‌ها و شبیه سازی آزمایشی میدان مغناطیسی زمین و قرار دادن قطعات ماهواره در این میدان می‌توان پسماند مغناطیسی ناشی از این میدان را در قطعات مورد نظر سنجید[2].

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

2-2-5-2 کشف معدن‌های آهنی زمین
مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای هدف‌های علمی و عملی، از اهمیت به سزایی برخوردار است. وجود میدان مغناطیسی زمین، انجام پاره‌ای از بررسی‌های مهم دیگر را میسر کرده ‌است؛ از آن‌جمله می‌توان از روش‌های اکتشاف و مطالعه ذخایر زمین نام برد. تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین، وسیله توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است. در حال حاضر، جست وجوی مغناطیس سنجی، روش ژئوفیزیکی مهم و گسترده‌ای است که برای اکتشاف و ذخایر معدنی به‌کار می‌رود. در زمین نواحی وجود دارد که در آن‌جا کمیت‌های مغناطیسی به‌طور ناگهانی تغییر می‌کنند و مقادیری به خود می‌گیرند که با مقادیر مربوط به محل‌های مجاور، تفاوت زیادی دارند. تفاوت زیاد کمیت‌های مغناطیسی در این ناحیه‌ها، ناشی از فشار توده بزرگی از سنگ‌آهن‌های مغناطیسی در زیر سطح زمین است؛ به همین دلیل، مطالعه بی‌هنجاری‌های مغناطیسی، دانسیته‌های با ارزشی در مورد وجود و محل مخزن‌های سنگ‌های مغناطیسی ارائه می‌دهد.
2-3 موارد دیگری از کاربرهای میدان مغناطیسی زمین در زندگی روزمره
2-3-1 مغناطیس گرانشی
فضاپیمایGravity Probe B یا GPB بیستم آوریل ۲۰۰۴ زمین را برای جستجوی نیرویی از طبیعت که در وجودش تردید است، ترک کرده است. این نیرو که هیچ‌وقت ثابت نشده مغناطیس گرانشی(Gravitomagnetism) نامیده می‌شود. نام دیگری نیز که برای این پدیده به‌کار می‌رود کشش چارچوب(Frame dragging) است.
مغناطیس گرانشی بوسیله ستاره‌ها یا سیاره‌هائی که به دور خود می‌چرخند تولید می‌شود. کلیر فرد ویل از دانشگاه واشنگتن می‌گوید “از نظر شکل شبیه یک میدان مغناطیسی است که توسط یک کره(توپ) باردار در حال چرخش تولید می‌شود” بار را با جرم جایگزین کنید می‌شود مغناطیس گرانشی ما در حالی که زندگی می‌کنیم، مغناطیس گرانشی را احساس نمی‌کنیم. اما برطبق نظریه عام اینشتین این حقیقت دارد وقتی که یک ستاره یا سیاهچاله یا هر چیزی که جرم زیادی دارد به دور خود می‌پیچد فضا و زمان اطراف را به دور خود می‌کشد.
2-3-2 محلول های مغناطیسی نانو
محلول‌های مغناطیسی یکی از شاخه‌های فناوری نانو است که کم‌تر از دیگر شاخه‌های نانو به آن پرداخته شده‌ است، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است.
محلول‌های مغناطیسی(Ferro fluid) از ذرات بسیار ریز کلوییدی(درحدود100 – 10 نانومتر(m9- 10)) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند(مانند آهن و کبالت) به حالت سوسپانسیون در مایعی، ساخته می‌شوند. پخش‌ کردن ذرات در مایع را می‌توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام ‌داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به‌صورت کلوئیدی هستند ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگ‌تری را تشکیل می‌دهند، که در این صورت حالت کلوییدی آن از بین رفته، ذرات در محلول ته‌‌نشین شده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست می‌دهند.
هر قدر که ذرات ریزتر باشند، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان می‌دهد. به این علت است که در هنگام تولید، موادی با نام سورفاکتانت به محلول اضافه می‌شود که روی دیواره‌های آن را می‌پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات می‌شود و ذرات با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمی‌دهند.
یک Ferro fluid معمولی، از %5 جامد مغناطیسی، %10 سورفاکتانت و % 85 مایع تشکیل شده است. در عصر حاضر نانو تکنولوژی خدمت بسیاری به بشر کرده‌ است. در شیمی، فیزیک و غیره همچنین در زمینه‌های پزشکی که با ساخت وسایل گوناگون در زمینه‌ی درمان، انسان‌ها را یاری کرده‌ است. نظریاتی وجود دارد مبنی بر اینکه به کمک این محلول می‌‌توان کپسول‌هایی ساخت و داروهایی را که برای بخشی از بدن مضر و برای بخشی دیگر مفید است، به راحتی به محل مورد نظر برسانیم. با این روش که کپسول‌هایی از این جنس را پر از داروی مورد نظر کنیم و به وسیله‌ی آهنربا به محل مورد نظر برسانیم و در آن‌جا آن‌را تخلیه کنیم.
در دهه اخیر دانشمندان به این عقیده رسیده‌اند که به کمک وارد کردن این محلول به بدن می‌توان سلول‌های سرطانی و یا ویروس‌ها(مثلا ایدز) را از بدن خارج کرد، به‌صورتی که این ماده آنتی‌بادی(Anti body) موجود در خون را(به‌وسیله بار مثبت آنها) جذب کرده و آنتی‌بادی‌ها هم ویروس‌ها را جذب می‌کنند که با خارج کردن Ferro fluid به‌وسیله آهنربا می‌توان ویروس‌ها را خارج کرد. ولی متأسفانه هنوز به مرحله‌ی عملی نرسیده‌ است.
به‌غیر از استفاده‌های پزشکی ذکر شده در بالا استفاده‌های صنعتی هم برای این ماده ذکر شده ‌است. مثلا در چیپ‌های مخصوص برای حرکت دادن یک سیال مشکلاتی وجود دارد چون موتورهایی در آن اندازه‌ی ریز وجود ندارد و اگر هم وجود دارد بسیار پرهزینه است. اما با اضافه کردن مقداری از این محلول به آن سیال می‌توان با نیروی مغناطیسی آن سیال را به حرکت درآورد. مورد دیگر استفاده از این ماده در بلندگوهای پرقدرت است. این محلول خاصیت خود را در دماهای بالا، مثلا در 200 درجه‌ی سانتیگراد یا در دماهای پایین، مثلا در 50- درجه‌ی سانتیگراد و یا در برابر امواج هسته‌ای حفظ می‌کند.
2-3-3 آهنرباهای دوفازی
نوامبر 2002 پژوهشگران آمریکایی روش جدیدی را برای ایجاد آهنرباهای دائمی کوچک و نیرومند ابداع کرده‌اند. این آهنرباها که نانوکامپوزیت‌های کوپل تبادلی1 نامیده می‌شوند، دارای دو فاز مغناطیسی هستند که آنها را قوی‌تر از آهنرباهای معمولی تک‌فاز می‌سازد.
آهنرباهای تبادلی ـ ارتجاعی نویدبخش گسترش کاربرد آهنرباهای دائمی در مواردی نظیر وسایل ضبط و ذخیره‌سازی اطلاعات هستند زیرا آنها قدرت تولید انرژی زیادی دارند که نمود ارزشمندی از توانمندی یک آهنرباست. تولید انرژی فراوان، نیازمند به موادی است که دارای قابلیت مغناطیس‌پذیری زیاد و مغناطیس‌زدایی باشند(میدان مغناطیسی لازم برای کاهش مغناطیسی شدن یک ماده فرومغناطیس تا حد صفر). آهنرباهای تبادلی ارتجاعی، دارای یک فاز مغناطیسی سخت با خاصیت مغناطیس‌زدایی زیاد و یک فاز نرم با خاصیت مغناطیس‌زدائی پائین هستند. این دو فاز به وسیله کوپل تبادلی فعل و انفعال می‌کنند. فاز سخت، ناهمگونی بالا و فاز نرم، مغناطیس‌پذیری زیادی را ایجاد می‌کند. برای اینکه کوپل تبادلی موثر باشد، ابعاد فازهای سخت و نرم باید در مقیاس نانومتری کنترل شوند که البته کار مشکلی است.
اکنون ‌هاو زنگ و همکارانش در مرکز تحقیقاتی Tj Watson شرکت IBM واقع در نیویورک به کمک همکارانی در دانشگاه صنعتی لوئیزیانا و موسسه فناوری جورجیا، روش جدیدی برای خودسامانی نانوذرات ابداع کرده‌اند. آنها از ذرات نانومتری آهن ـ پلاتین و اکسید آهن(Fe3O4) به‌عنوان واحدهای ساختمانی این ترکیب استفاده کردند. این ترکیبات با یکدیگر مخلوط می‌شوند و سپس به آنها اجازه خودسازمان‌دهی داده‌‌می‌شود.
مطلوب‌ترین کوپل تبادلی و بنابراین حداکثر تولید انرژی را می‌توان با تغییر اندازه و ترکیب این واحد‌های ساختمانی خاص به‌دست آورد. انرژی تولیدی این ماده دو فازی ۱/۲۰ مگاگاوس اورستد است که بیش از 50 درصد بیشتر از مقدار انرژی تولیدی آهنرباهای آهن- پلاتین متعارف است.
اکنون این پژوهش‌گران سعی دارند این مواد را جهت ایجاد آهنرباهای فوق چگال فشرده سازند و با بهبود هم‌راستایی محورهای دانه‌های فاز سخت، میزان مغناطیس‌پذیری این کامپوزیت را افزایش دهند. آنها همچنین امیدوارند مواد مغناطیسی دیگری نظیر ساماریوم کبالت و بورید آهن نئودیمیوم را بسازند.
2-3-4 بازار جهانی
در بین مواد مغناطیسی، مغناطیس‌های نرم بیشترین حجم بازار مصرف را بخود اختصاص داده‌اند. در سال 1999 میزان بازار جهانی مواد مغناطیسی 30 میلیارد دلار بوده است که بیش از 42 درصد آن مربوط به مواد مغناطیسی نرم است. بعد از این مواد، مواد نیمه‌سخت کاربرد فراوانی دارند. کاربرد اصلی آنها در دیسک‌ها می‌باشد و به‌دلیل آنکه این وسایل بسیار عمومی هستند مصرف بالایی دارند و سهم بازار آنها در حدود 37 درصد از کل بازار مصرف مواد مغناطیسی است. بقیه بازار که حدود 6 میلیارد دلار است مربوط به آهنرباهای دایمی(سخت) است. در بین مواد مغناطیسی نرم، فولادهای سیلیسی و فریت‌های نرم بیشترین مصرف را دارند.
2-3-5 نانومغناطیس


پاسخ دهید