Um domínio magnético descreve uma região em que na magnetização uniforme, de um material ferromagnético se subdividindo, dentro de cada domínio, a magnetização de saturação é máxima. A somatória das magnetizações dos domínios é nula. Os domínios magnéticos dão margem para a explicação, porque muitas vezes materiais ditos desmagnetizados, apresentam internamente uma magnetização espontânea [30], [75]. O alinhamento total dos momentos magnéticos produz altos campos magnéticos e, portanto alta concentração de energia nas imediações do material. A subdivisão reduz estas energias.
A energia magnetostática é associada ao fecho das linhas de campo, os dipolos formam domínios magnéticos de dimensões relativamente reduzidas (por vezes submicrométricas). Um modelo teórico, proposto por F. Bloch em 1932, mostrou que a energia de troca seria minimizada se a transição fosse feita de uma maneira mais suave, como mostrado na Figura 10a. A parede de Néel: caso a rotação da magnetização ocorra no plano perpendicular ao plano da parede [75].
A Parede de Bloch [30], [75] caso a rotação da magnetização ocorra no plano paralelo ao plano da parede de domínio. Os domínios estão separados por limites de domínio designados por paredes de Bloch. Assim que um campo magnético é aplicado longitudinalmente à amostra, uma parede de domínio propaga-se por toda extensão da mesma interagindo com eventuais centros de aprisionamento [129], [130].
As direções da magnetização de saturação de diferentes domínios não precisam ser necessariamente paralelas. Entre dois domínios adjacentes (𝐷1 e 𝐷2) temos uma região de transição, chamada de parede de domínio (𝑃𝐷) [75], no qual a magnetização afasta-se da orientação da magnetização de um dos domínios e gradativamente aproxima-se da orientação da magnetização do outro domínio adjacente. [25], [75]. As paredes podem ser classificadas quanto ao ângulo entre os vetores 𝑀𝑆 dos domínios adjacentes podendo ser de 180o e 90o,
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Figura 10. Domínios (𝐷1 𝑒 𝐷2) com Magnetização Antiparalela separada por uma Parede de Bloch (𝑃𝐷) (a) Paredes de Domínios de 180o
, (b) e 90o (c).
Fontes: Adaptado [75], [79].
A energia de uma parede de domínio é dada pela Equação 27, formada por a parede N (cátions, átomos, ânions etc) mudando a direção dos spins gradualmente, cada um em seu plano e fazendo um ângulo 𝜑 com o spin 𝑆, adjacente em outro plano, com valor médio de π/N [79].
𝐸𝑇𝑟𝑜𝑐𝑎 = −2 𝐽𝑇𝑟𝑜𝑐𝑎 𝑆2𝐶𝑜𝑠𝜑𝑖𝑗 (27)
O trabalho de um campo magnético exposto a um material cerâmico é determinado a partir dos momentos magnéticos do núcleo ferromagnéticos, que tendem a acompanhar o direcionamento do campo externo aplicado 𝐻. À medida que se aumenta a corrente que circula numa determinada bobina geradora do campo, aumenta a intensidade do campo aplicado, aumentando a tendência de alinhamento dos momentos magnéticos intrínsecos da ferrita, ou seja, aumenta a magnetização do material [75].
Esta magnetização aumenta até alinhamento dos momentos magnéticos, onde a partir daí a magnetização do núcleo não se alteraria mais com o incremento do campo aplicado. Neste haverá Magnetização de Saturação 𝑀𝑆 do material ferromagnético do núcleo [131]. Se a partir deste ponto houver à diminuição gradativa da corrente elétrica da bobina, diminuindo assim o campo aplicado ao núcleo da ferrita, analisa-se que a desmagnetização do núcleo não acompanha a desmagnetização da bobina. Mesmo após o corte da corrente das bobinas
Alciney Miranda Cabral 51 (campo aplicado nulo) poderemos perceber alguma magnetização no núcleo. Esta magnetização recebe o nome de Magnetização remanescente, geralmente simbolizada 𝑀𝑅[75]. Para zerar a magnetização do núcleo, ou seja, zerar o campo remanescente 𝑀𝑅 deve- seaplicar na bobina, uma corrente em sentido contrário, ao aplicado no processo anterior, com o intuito de gerar um campo magnético em direção oposta ao da 𝑀𝑅. Então se deve aumentar a corrente elétrica da bobina até o campo com intensidade suficiente para zerar a magnetização do núcleo [10], [75].
O valor de campo aplicado para zerar 𝑀𝑅 é chamado de campo coercivo e denotado
por 𝐻𝐶. Estes parâmetros podem ser medidos pelo magnetrômetro de amostra vibrante (MAV). O processo de magnetização e desmagnetização é conduzido através de diferentes caminhos. Este comportamento de magnetização é chamado de ciclo de histerese ou laço de histerese ou então curva, 𝑀 𝑥 𝐻, como mostra a Figura 11, a linha tracejada representa o início do ciclo de magnetização onde o material se encontra virgem. Para o restante do ciclo este caminho não será mais utilizado, pois a partir daí, para forçar o valor de magnetização à zero será preciso aplicar um campo externo com o valor de 𝐻𝑐 [86], [132], [133].
Figura 11. Ciclos de Histerese Magnética. Fontes: Adaptado [133].
Em aplicações práticas experimentais uns dos importantes medidores de propriedades magnéticas é o ciclo de magnetização e desmagnetização. De acordo com o comportamento das curvas de histerese, dentro de idealizações, as ferritas são classificadas como “duros” ou “moles” Figura 12.
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Figura 12. Tipos de Ciclos de Histerese Magnéticas, Duras (a), Mole (b) e Intermediária (c). Fontes: Do autor.
As ferritas podem ser classificadas segundo a observação das curvas de histerese magnética.
Ferritas duras (Hard):
Altos valores de magnetização remanescente (𝑀𝑅) e campo coercivo (𝐻𝑐).
Largas curvas de histerese.
São ferritas aplicadas em dispositivos de memória magnéticas, disquetes de
computadores e tarjas de cartão bancário Figura 12a.
Ferritas moles (Soft):
Baixos valores de 𝑀𝑅 𝑒 𝐻𝑐.
Quando o ciclo de histerese é estreito.
São classificadas como dispositivos que necessitam trabalhar com altas freqüências, tais como: aparelhos de comunicação, radares, chips de computadores, aparelhos de GPS, entre outros. Figura 12b.
A Figura 12c, apresentados curvas de materiais intermediários, materiais com este formato, são utilizados em dispositivos de gravação magnética e absorvedores eletromagnéticos. As curvas de Histerese Magnética e Comportamento Magnético, em Materiais para estruturas, ferromagnéticas, superparamagnético e paramagnéticos, com orientações de spins está descrito na Figura 13 [134].
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Figura 13. Curvas de Histerese Magnética e Comportamento Magnético em Materiais Diferentes. Fontes: Adaptado [134], [135].
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