Por Karen G. Blaettler
Actualizado el 24 de marzo de 2022
El magnetismo es un fenómeno sutil pero poderoso que impulsa todo, desde brújulas hasta la electrónica moderna. Comprender los materiales que crean campos magnéticos ayuda a desmitificar las fuerzas invisibles que atraen y repelen los objetos que nos rodean.
Un imán es cualquier objeto que genera un campo magnético y puede interactuar con otros campos magnéticos. Todo imán tiene dos polos:norte (positivo) y sur (negativo), y las líneas de campo viajan desde el polo norte al polo sur. Los polos opuestos se atraen, mientras que los polos iguales se repelen.
Los imanes permanentes se pueden clasificar según los materiales que contienen. Los más comunes incluyen:
Imán natural, la magnetita es el imán permanente más débil hasta el momento y el primero en utilizarse para la navegación. Su fuerza magnética es modesta, pero jugó un papel fundamental en el desarrollo inicial de la brújula.
Desarrollado en la década de 1930, Alnico se compone de aproximadamente un 35 % de aluminio, un 35 % de níquel, un 15 % de cobalto, con trazas de cobre, titanio y aluminio adicional. Los imanes de Alnico destacan en entornos de alta temperatura (hasta 540 °C) y resisten la corrosión, lo que los hace ideales para equipos de audio y aplicaciones industriales. Sin embargo, son menos potentes que los imanes modernos de tierras raras y pueden desmagnetizarse si se exponen a fuertes campos externos.
Los imanes de ferrita combinan óxido de hierro con óxido de bario (BaO·6Fe2 O3 ) u óxido de estroncio (SrO·6Fe2 O3 ). Son económicos, resistentes a la corrosión y muy resistentes a la desmagnetización, pero su fragilidad limita algunas aplicaciones.
Introducidos por primera vez en 1967, estos imanes de tierras raras presentan una composición base de SmCo5 y, desde 1976, una aleación Sm2 (Co,Fe,Cu,Zr)17 . Mantienen el rendimiento a temperaturas de hasta ~500 °C y permanecen estables en condiciones húmedas, pero su alto costo y fragilidad restringen su uso generalizado.
Inventados en 1983, los imanes de NdFeB contienen aproximadamente un 70% de hierro, un 5% de boro y un 25% de neodimio. Son los imanes permanentes más potentes disponibles comercialmente y ofrecen una relación potencia-peso excepcional (hasta 1300×). Debido a su baja temperatura Curie (~350 °C) y su susceptibilidad a la corrosión, normalmente están recubiertos con níquel, aluminio, zinc o epoxi.
Los materiales de hierro dulce, como clavos y clips, se magnetizan cuando se colocan en un campo magnético. La alineación de los momentos magnéticos atómicos es temporal; una vez retirado del campo o sometido a calor, choque o tiempo, el magnetismo se disipa. En algunos casos, una exposición suficientemente fuerte puede incluso inducir una magnetización permanente.
Cuando la corriente eléctrica fluye a través de una bobina de alambre, el campo magnético resultante se ve reforzado por un núcleo de hierro dulce. El aumento de la fuerza actual impulsa el campo; cortar la corriente apaga el imán instantáneamente. Los electroimanes son indispensables en aplicaciones que van desde máquinas de resonancia magnética hasta imanes de elevación industriales.
El campo magnético del planeta se origina a partir de un efecto dinamo:un núcleo externo de hierro y níquel líquido en rotación que rodea un núcleo interno sólido. Este movimiento genera un campo comparable al de una barra magnética inclinada aproximadamente 11° con respecto al eje de rotación. Los polos magnéticos de la Tierra son opuestos a sus polos geográficos, lo que explica por qué la aguja de una brújula apunta hacia el norte geográfico. Este campo geomagnético forma la magnetosfera, desvía el viento solar y crea auroras. Además, el campo se imprime en la lava que se enfría, lo que ofrece evidencia crucial de la tectónica de placas y las inversiones del campo magnético.
Al explorar los diversos materiales que producen campos magnéticos, obtenemos información sobre la ciencia detrás de la tecnología cotidiana y las fuerzas dinámicas que dan forma a nuestro planeta.
