Tại sao nam châm không hút thép không gỉ pdf

Tại sao nam châm không hút
thép không gỉ
Trong khi một số loại thép không gỉ phổ biến không hút
nam châm, nam châm lại có thể hút một số loại thép không gỉ
khác. Từ tính của thép không gỉ thay đổi từ hợp kim này đến
hợp kim khác.
Nhìn chung,thép không gỉ chứa chứa lượng crôm đáng kể thêm vào sắtnâng
cao tínhchốngăn mòn. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, một số loại thép cũngcó
lượng nicken thêm vàođa dạng hoặcthêm kimloại khácnhư măngan hay
môlýpđen.Lượnghợpchất khác nhautạo nên tínhchấtkhác nhaunhư tính cứng,
ứng suất bền,tính uốn.
Thép không gỉ 18/8 thường thấy ở dao kéo muỗng thìa có18% crôm và 8%nicken
thêmvào sắt và không có từ tính ở nhiệt độ phòng.
Một loại thép không gỉ nào đó có từ tính haykhông khi nằm trong từ trường phụ
thuộcvào cấutrúc tinhthể của nó, và cấutrúc đó thay đổi tùytheo những thành
phần kimloại thêm vào sắt và đôi khicòn phụ thuộc vàonhiệt độ phòng.
Loại thép không gỉ là sắt từ,cấu trúc chophép các vùng từ tính nhỏ xíubên
trong gọi là các“domain” sắp xếp phâncực khi nằm trong vùngtừ trường. Ở loại
austenit,điều này lại không xảy ra. Điểm khác nhau cơ bản làsự sắp xếpeletron
điện từ ở bên trong lõi của các ion sắt.
Siêu vật liệu
Những vật chất thiên nhiên thường có chiết suất n trong khoảng 1 đến
3 (thí dụ: chân không n = 1, thủy tinh n = 1,5, kim cương n = 2,4). Từ năm
2000, một loại vật liệu nhân tạo gọi là “siêu vật liệu” (metamaterials) đã
được thiết kế và đang trở thành một đề tài nghiên cứu “nóng”.
Gần đây, các nhà khoahọc Hàn Quốc mang đến một kết quả kinhngạc. Họ
thiết kế thành công mộtsiêu vật liệu có chiếtsuất cựckỳ to, n = 33[M. Choi et al,
Nature 470(2011)369]. Khác với vật liệu thiênnhiên như các chấtvô cơ,hữu cơ,
kim loạivà oxit kimloại, siêuvật liệulà một cấutrúc đượcthiết kế hoàn toàn nhân
tạo bằngcáchbố trí những đơn vị cấu trúcsao chochiết suất quanghọc có trị số
theo ý muốn kể cả trị số âm. Hãy tưởng tượng khi ta có mộtchất lỏng có chiết suất

âm, sự khúc xạ sẽ xảy ra ở một hướng nghịch lại (hình1)
Vật liệu nhântạo nàyđược biểuhiện bằngtiền tố “siêu” dịch từ chữ “meta” từ
tiếngHy Lạp, nghĩa là “vượt”. Siêu vật liệu “vượt” qua nhữngvật liệuthiên nhiên
nằm ở ý nghĩalà khiđơn vị cơ bản của vật chấtnhư chúng ta thường biếtlà phân
tử, thìtrong siêu vật liệu là những đơn vị cấutrúc nhântạo có kích cỡ từ milimét
đến nanomét. Chúng có thể là que micro/nanovàng, sợi micro/nano bạc, vòng kim
loại hay là mạnglưới vi mô. Hình dáng,kích thướcvà cách sắp xếp củanhững đơn
vị này được tính toán để thíchứng cho một ứng dụng do sự tươngtác giữa siêu vật
liệu và sóngđiện từ (ánh sáng).
Siêuvật liệu có chiết suất âmcó ngay một tiềm năng ứng dụnglà chế tạo ra “siêu
thấu kính” (superlens). Các thấu kính quang học bình thườngkhông cho hình ảnh
rõ rệt của vậtquan sátkhi vật này có kích thước tươngđương với bướcsóng ánh
sáng dosự nhoè nhiễuxạ. Nếu bước sóng của ánhsáng trắng là 550nm (nanomét)
thì ảnhcủa vậtnhỏ hơn 550 nm(độ lớn của vi-rút) trongkính hiển viquanghọc sẽ
bị nhoè. Tuy nhiên, siêu thấu kính có chiết suất âm sẽ không bị ảnh hưởng củasự
nhoè ảnh.Điều này cho thấy siêu thấu kínhsẽ cho một dụngcụ quanghọc để quan
sát một vật có độ lớn nhỏ hơnbước sóngcủa ánhsáng. Khả năng “kỳ quái” của siêu
thấu kínhlập tức có những đề nghị ứng dụngtrong li-tôquang tạo ra những vi
mạchđến cấp nanomét, sản xuất các loại đĩa quang học (DVD, CD) với lượng trữ
dữ liệu vài trămlần nhiều hơn và tiềm năng xử lý dữ liệu bằng ánh sáng trong máy
vi tínhhay dụngcụ điện tử.
Hình 2: Đường đi của sóng điện từ trong siêu vật liệu: (A) Biểu
hiện hai chiều, vật bị phủ là quả cầu tròn có bán kính R1, và lớp
phủ có bề dày (R2-R1) và (B) Biểu hiện ba chiều [J. B. Pendry et al,
Science 312 (2006) 1780].
Một ứngdụngkhác là “tàng hình”. Khi chúng ta nhìn mặt đường vào mùahè nóng
bức, từ một khoảng cáchthích hợpta thấy trướcmắt xuấthiện một “vũngnước”
lung linhảo ảnh của bầu trời vàcây cối bên đường.Hiện tượngnày do sự thay đổi
dần dần của chiết suất từ trị số to của không khílạnh phíatrên đếntrị số nhỏ hơn
của không khí nóng tiếp giáp với mặt đường. Sự thay đổichiết suất uốn cong

đườngđi củaánh sáng. Các nhà khoahọc cũng đã thiết kế siêu vật liệu có sự thay
đổi chiết suất làm cong đường đi của sóngđiệntừ xung quanh một vật như dòng
nước chảy quanhkhối đá nhô lên giữadòng. Vì không cósự phảnxạ sóng từ vật
nên đối với người quansát vật này “tànghình”.Như vậy, siêu vật liệu không những
có thể có chiết suất âmmà cònlà một tập hợp của những mảnhkhảm(mosaic)
quanghọc mangtừng trị số chiết suất khác nhau làm congđườngđi sóngđiện từ
tùy theo ýmuốncủa con người.
Bằng cách thayđổi hình dạng đơn vị cấu trúc, các nhà khoahọc HànQuốchứa hẹn
sẽ gia tăng chiết suấttừ 33 đến vài trăm. Siêuvật liệu quả là “siêu” vì những tiềm
năng ứng dụngmà conngười chưa lườnghết được.