Per citar aquest document: http://ddd.uab.cat/record/116404
Modeling linear and nonlinear soft ferromagnetic materials / Sebastià Agramunt Puig ; under the supervision of Àlvar Sánchez Moreno, Nuria Del Valle Benedí, Carles Navau Ros
Agramunt Puig, Sebastià
Sánchez Moreno, Álvaro, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física

Publicació: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2014
Descripció: 1 recurs electrònic (127 p.)
Resum: Avui en dia els imants formen part de la nostra vida diària, per exemple són responsables de la majoria de conversió, generació i consum d'energia. En aquestes aplicacions es necessita un control precís dels camps magnètics i de les imantacions dels materials per millorar les aplicacions ja existents o descobrir-ne de noves. Això no podria ser possible sense l'impressionant desenvolupament dels materials magnètics en els últims anys. Més concretament durant el segle passat, s'han obtingut valors extrems d'anisotropia cristal·lina que abasta cinc ordres de magnitud obtenint materials tous (molt poca anisotropia) o durs (alta anisotropia). Els materials ferromagnètics tous són de gran interès, perquè poden guiar i concentrar els camps magnètics, presenten poca histèresi i grans valors de imantació de saturació i susceptibilitat. Aquests materials es troben, per exemple, en electroimants, on un nucli de ferromagnètic tou concentra el camp magnètic o en transformadors elèctrics, motors o generadors en els quals es necessiten poques pèrdues energètiques per histèresi. El gran número de potencials aplicacions o aplicacions ja existents té lloc en diferents escales variant des de molt grans (metres) fins a molt petites (nanòmetres). Una de les aplicacions en l'escala gran és la levitació de superconductors. Aquests últims materials han demostrat presentar levitació estable i passiva sent capaços d'aixecar centenars de kilograms. Utilitzant aquests conceptes, el material superconductor es col·loca enganxat a un vehicle que levita sobre una via de imants permanents. L'avantatge d'aquesta tecnologia és la reducció de fricció, permetent aquests vehicles alcançar grans velocitats amb poc consum d'energia. Els materials ferromagnètics tous juguen un paper en el disseny de vies magnètiques perquè poden concentrar el camp magnètic dels imants cap al superconductor, augmentant així la força de levitació. A petita escala, una aplicació molt important és l'emmagatzemament d'informació magnètica i des de fa unes dècades, l'industria ha estat avançant molt en la física de materials tous a la nanoscala. En aquest cas, els imants produeixen camps magnètics que poden ser utilitzats per emmagatzemar informació. Aquesta informació pot ser llegida per una punxa lectora magnetoresistiva, feta en gran part amb materials ferromagnètics tous. La informació també pot ser emmagatzemada en matrius de unions túnel magnètiques o, simplement cilindres tous a escala nanoscòpica. Aquests últims poden presentar un estat de vòrtex a remanència, una imantació que pot emmagatzemar dos bits de informació, reduint així la densitat de informació (numero de bits per unitat d'àrea magnètica). L'objectiu d'aquesta tesi és modelitzar el comportament de materials ferromagnètics tous en l'escala macroscòpica i microscòpica, i estudiar la seva interacció amb altres materials magnètics com poden ser imants permanents, superconductors o antiferromagnètics pel seu us en les aplicacions mencionades. Aquesta tesi està estructurada en dos parts. En la primera part introduïm el model que descriu la interacció mútua d'un material lineal homogeni i isòtrop amb un superconductor de tipus II en estat crític. Aquest model és aplicat a la optimització de una típica via de tren magnètic levitant. En la segona part presentem un model no lineal basat en el formalisme micromagnètic per tal de modelitzar un material ferromagnètic tou a escala manomètrica. Aquest model és aplicat al estudi de ferromagnètics amb un bias de exchange i al control d'estats de vòrtex magnètics.
Resum: Today magnets form part of our daily life. They are responsible for most of the energy generation (e. g. turbines), conversion (e. g. transformers) and its use (e. g. motors). In these applications the precise control of magnetic fields and magnetization is essential to devise new applications or to improve the existing ones. All these would not be possible without an impressive development of magnetic materials. For example, in the last century very large (hard magnets) and very small (soft magnets) values of crystalline anisotropy have been achieved, spanning in five orders of magnitude. The vast range of coercivities makes possible the design of the shape of the hysteresis loop desired for a particular application. Soft ferromagnets are of great interest because they can guide and concentrate magnetic fields and present low hysteresis and large values of both saturation magnetization and susceptibility. These materials are found, for instance, in electromagnets, where a soft ferromagnetic core is set to concentrate the field, and in electrical transformers, motors or generators, in which the low power loss is an advantage. The large number of existing and potential applications of soft ferromagnets ranges from large scales (meters) to very small scales (nanometers). One of the large scale applications is superconducting magnetic levitation. Superconductors have demonstrated to present stable and passive levitation lifting weights of hundreds of kilograms. Using these concepts, superconducting materials can be located in a vehicle that levitates above a permanent-magnet guideway in what is known a magnetic levitation vehicle. The main advantage of this technology is its contactless nature which allows a major reduction of friction, and therefore larger vehicle speeds can be achieved with the same power consumption. Soft ferromagnets located in the guideway modify the magnetic field landscape of the permanent magnets leading to optimized values of levitation force and stability of the levitating superconducting vehicle. At the small scale, a very important application of soft ferromagnets is in magnetic recording and since few decades ago, this industry has been pushing hard in the deep understanding of magnetism at the nanoscale. In essence magnets produce magnetic fields that can be used to store bits of information. This information can be read using a magnetoresistive read head that consists of a multilayer of soft ferromagnetic-metal-soft ferromagnetic with one of the ferromagnetic layers (pinned layer) attached to an antiferromagnet. The other ferromagnetic layer is free to sense the magnetic field at very small spatial scales. Information can also be stored in arrays of magnetic tunnel junctions or simply cylindrical soft ferromagnets. These latter ones can present a magnetic vortex state at remanence, a magnetization pattern that can store two bits of information increasing the information density (number of bits per area of magnetic media). The aim of the present thesis is to model the behavior of soft ferromagnets in the macroscopic and microscopic scales and their interaction with other magnetic materials such as permanent magnets, superconductors or antiferromagnets for their use in the mentioned applications. This thesis is structured in two parts. In Part I we introduce a model that describes the mutual interaction of a linear, isotropic, and homogeneous soft ferromagnetic bar with a hard type II superconductor. The model is applied to the optimization of a typical magnetic levitation guideway. In Part II a non linear model based on micromagnetic scheme is introduced to model soft ferromagnets at the nanoscale range. The model is applied to the study of exchange biased systems and the control of magnetic vortex states.
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física, 2013
Drets: ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
Llengua: Anglès
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis
Matèria: Materials ferromagnètics ; Superconductivitat ; Suspensió magnètica
ISBN: 9788449040719

Adreça alternativa: http://hdl.handle.net/10803/129413


127 p, 4.6 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2014-03-04, darrera modificació el 2016-04-17



   Favorit i Compartir