TỪ TRƯỜNG CỦA VI CẤU TRÚC TỪ VỚI BIẾN THIÊN TỪ TRƯỜNG LỚN

Abstract

Vật liệu từ cứng nói chung và nam châm nói riêng được dùng phổ biến trong nhiều thiết bị kỹ thuật. Nam châm được sử dụng trong các bộ phận của ô tô, các đầu đọc và ghi thông tin trong lĩnh vực máy tính, … Với sự phát triển của công nghệ nano, nhu cầu về các nam châm kích thước nhỏ, đủ mạnh và có từ trường không đồng nhất lớn trong không gian nhỏ hơn ngày càng nhiều. Cho đến nay việc phân tách các đối tượng từ tính và phi từ tính cũng như các truyền động sử dụng lực từ thông thường sử dụng từ trường được tạo ra bởi các cuộn solenoid, các nam châm điện và các nam châm siêu dẫn.Gần đây, một số nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc sử dụng các nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường lớn thay thế các nam châm truyền thống. Từ trường lớn này được tạo ra phù hợp với đặc điểm dị hướng từ mạnh của các vật liệu được sử dụng để làm nam châm vĩnh cửu, thường là hợp chất của vật liệu đất hiếm và kim loại chuyển tiếp. Tuy nhiên, từ trường đồng nhất không phải là thuận lợi vì các phân tách sử dụng từ tính đòi hỏi nguồn từ trường có cường độ lớn và biến thiên mạnh.Bởi vì lực từ tác dụng lên các đối tượng tỉ lệ thuận với độ cảm từ của đối tượng, cảm ứng từ và độ biến thiên của cảm ứng từ. Do đó, để tăng được hiệu quả của phân tách từ tính, giá trị của tích B ⃗∇B ⃗ cao được yêu cầu. Theo dự đoán với các kỹ thuật chế tạo các hệ thống vi cơ điện tử và các vi nam châm ngày nay, các cấu trúc từ vĩnh cửu có thể tích hợp được trong các hệ thống phân tích vi lưu, do đó mở rộng các khả năng ứng dụng của nam châm. Một thực tế rõ ràng là các hệ thống phân tách từ này khá phức tạp, đắt tiền và cần nhiều công đoạn cũng như thời gian để chế tạo. Do đó, các phương pháp thiết kế lý thuyết được sử dụng để thu được mô hình hệ thống tối ưu trước khi chế tạo. Công việc đầu tiên và quan trọng nhất của quá trình thiết kế lý thuyết này là mô phỏng từ trường. Vì vậy trong luận văn này, chúng tôi nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng từ trường của một số cấu trúc từ kích thước micro-nano, có tính từ cứng và dị hướng từ lớn theo một trục. Tại viền của các nam châm, từ trường (B) rất mạnh và biến thiên (B) lớn được tạo ra, với tích giá trị (BB) có thể đạt trên 103 - 104 T2/m.