Πολλά υλικά έχουν μαγνητικές ιδιότητες και ικανότητα μαγνητισμού. Δύο κατηγορίες υλικών με μαγνητικές ιδιότητες είναι παραμαγνητικά και σιδηρομαγνητικά υλικά. Αυτά τα υλικά έχουν φυσικές μαγνητικές ιδιότητες που τους επιτρέπουν να προσελκύονται από έναν μαγνήτη. Τα παραμαγνητικά υλικά προσελκύονται ασθενώς στους μαγνήτες και τα σιδηρομαγνητικά υλικά προσελκύονται έντονα στους μαγνήτες. Αυτές οι ιδιότητες προέρχονται από τις υποατομικές δομές τους, οι οποίες καθορίζουν ποια υλικά μπορούν να μαγνητιστούν έντονα και τι μπορούν να μαγνητιστούν μόνο ασθενώς.
Μαγνητικές ιδιότητες
•••Ryan McVay / Photodisc / Getty Images
Ο πυρήνας αυτού που επιτρέπει σε ένα υλικό να μαγνητιστεί βρίσκεται στην υποατομική του δομή όπου τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα των ατόμων του υλικού. Ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρόνιο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που ονομάζεται δίπολο που, όπως ένας κανονικός μαγνήτης ράβδου, έχει τόσο βόρεια όσο και νότια πόλους. Όταν η πλειονότητα των ηλεκτρονίων περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση, το υλικό έχει τη δυνατότητα μαγνητισμού. Ωστόσο, εάν ένα υλικό δεν έχει μεγάλο μέρος των ηλεκτρονίων του να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση, τότε έχει λιγότερο πιθανό να μαγνητιστούν επειδή τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια αντίθετα εξουδετερώνουν το ατομικό μαγνητικό του άλλου πεδία. Ένα παράδειγμα υλικού που έχει την πλειονότητα των ηλεκτρονίων του να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση και μπορεί να μαγνητιστεί έντονα είναι ο σίδηρος. Ένα παράδειγμα υλικού που δεν έχει την πλειονότητα των ηλεκτρονίων του να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση και μπορεί να μαγνητιστεί μόνο ασθενώς είναι το αλουμίνιο.
Σιδηρομαγνητικά υλικά
•••Comstock / Comstock / Getty Images
Λόγω των υποατομικών δομών των ατόμων τους, τα σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο σίδηρος, το νικέλιο γαδολίνιο και το κοβάλτιο προσελκύονται φυσικά στους μαγνήτες. Συνήθως, αυτά τα υλικά πρέπει να υποβληθούν σε διαδικασία όπως θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία ακολουθούμενη από ψύξη υπό την επήρεια ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου προκειμένου να μαγνητιστεί ως μόνιμο μαγνήτης. Λιγότερες φυσικές μέθοδοι όπως το χαϊδεύοντας το υλικό με μαγνήτη ή το χτύπημα με ένα σφυρί μπορούν να κάνουν αυτά τα υλικά σε προσωρινούς μαγνήτες. Και οι δύο φυσικές διεργασίες αναγκάζουν τα μαγνητικά πεδία που προκαλούνται από ηλεκτρόνια να ευθυγραμμιστούν μεταξύ τους.
Παραμαγνητικά Υλικά
•••Jupiterimages / Comstock / Getty Images
Τα παραμαγνητικά υλικά προσελκύονται ελάχιστα στους μαγνήτες λόγω της υποατομικής δομής των παραμαγνητικών υλικών που αποτελείται από σχετικά λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Επομένως, τα παραμαγνητικά υλικά όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο, το λευκόχρυσο και το ουράνιο κάνουν πολύ πιο αδύναμους μαγνήτες από αυτούς που κατασκευάζονται από σιδηρομαγνητικά υλικά.
Υλικά κράματος
Τα κράματα σιδηρομαγνητικών και παραμαγνητικών υλικών μπορούν να ποικίλλουν ανάλογα με τις δυνατότητές τους να μαγνητιστούν. Για παράδειγμα, αν και το νικέλιο είναι ένα σιδηρομαγνητικό υλικό, ένα κομμάτι 5 λεπτών δεν προσελκύεται από έναν μαγνήτη. Το νόμισμα των 5 λεπτών στις ΗΠΑ είναι ένα κράμα 20% νικελίου και 80% χαλκού. Ανοξείδωτο ατσάλι είναι ένα άλλο παράδειγμα υλικού που δεν προσελκύεται από μαγνήτη επειδή είναι κράμα σιδηρομαγνητικού σιδήρου με χρώμιο και πολλά άλλα παραμαγνητικά υλικά.
Ωστόσο, ορισμένα κράματα σιδηρομαγνητικών και παραμαγνητικών υλικών κάνουν ισχυρούς μαγνήτες. Ένα παράδειγμα είναι το alnico, το οποίο σε μία μορφή αποτελείται από τα σιδηρομαγνητικά μέταλλα, σίδηρο, νικέλιο και κοβάλτιο με τα παραμαγνητικά υλικά αλουμίνιο και χαλκό.