Er aluminium magnetisk?

Mange mennesker bliver overraskede, når en magnet ikke klæber til aluminium. De tror måske endda, at der er noget galt med magneten - eller metallet. Men der er en grund til denne adfærd.

Aluminium er ikke magnetisk på den måde, de fleste mennesker forstår magnetisme. Det tiltrækker ikke magneter, fordi det ikke er ferromagnetisk, men i stedet er det svagt paramagnetisk.

De fleste mennesker tænker aldrig over de forskellige typer af magnetisme. Men for at forstå, hvorfor aluminium opfører sig, som det gør, må man først forstå, hvad "magnetisk" egentlig betyder.

Hvorfor klæber magneter ikke til aluminium?

De fleste mennesker tror, at alle metaller er magnetiske. De tager en køleskabsmagnet, prøver den på aluminium, og der sker ikke noget. Det skaber forvirring.

Magneter klæber ikke til aluminium, fordi det ikke er ferromagnetisk. Ferromagnetisme er den egenskab, der får magneter til at klæbe til materialer som jern.

Aluminium er lavet af atomer, hvis elektroner er arrangeret på en sådan måde, at de ikke understøtter en stærk magnetisk orientering. Dette er forskelligt fra ferromagnetiske metaller, hvor mange elektroner er rettet ind i samme retning, hvilket skaber et stærkt magnetfelt. Det er derfor, en magnet let klæber til jern, men ikke til aluminium.

Selv om aluminium er et metal, har det ikke den rigtige atomstruktur til at understøtte ferromagnetisme. Det falder ind under en kategori, der kaldes "paramagnetisk". Det betyder, at det reagerer svagt på magnetfelter, men ikke nok til, at magneter kan sidde fast på det.

Sammenligning af typer af magnetisme

Lad os sammenligne tre grundlæggende typer af magnetisme for at forstå, hvor aluminium passer ind:

Aluminium er paramagnetisk. Det betyder, at i nærvær af et stærkt magnetfelt vil dets elektroner forsøge at tilpasse sig, men kun lidt og midlertidigt.

Selv da er effekten så svag, at du ikke vil mærke noget træk eller se nogen bevægelse fra en magnet. Det er derfor, magneter glider af aluminium, som om der ikke er noget.

Kan aluminium blive magnetisk under alle forhold?

Folk spekulerer nogle gange på, om aluminium kan gøres magnetisk på en eller anden måde - måske gennem behandling, elektricitet eller ekstreme miljøer.

Aluminium kan ikke blive permanent magnetisk under normale eller ekstreme forhold. Det kan vise svag magnetisk tilpasning i stærke felter, men effekten forsvinder øjeblikkeligt, når feltet fjernes.

I et laboratorium har jeg set, at aluminium kan vise tegn på magnetisering, når det udsættes for høje magnetfelter. Men det er noget helt andet end at blive magnetisk som en køleskabsmagnet eller en permanent magnet.

Det er en midlertidig effekt. Når feltet er væk, vender materialet tilbage til sin ikke-magnetiske tilstand.

Denne form for midlertidig respons er det, vi kalder "induceret paramagnetisme". Med andre ord viser aluminiummet kun magnetisk adfærd, mens det er inde i magnetfeltet. Det kan ikke bevare denne adfærd.

Når aluminium virker magnetisk

Der er tilfælde, hvor folk tror, at aluminium bliver magnetisk:

• Elektromagnetisk induktion: Når aluminium bevæger sig i et magnetfelt (eller omvendt), kan det skabe strømme, der kaldes hvirvelstrømme. Disse kan skabe magnetiske effekter.
• Lave temperaturer: Paramagnetisme bliver lidt stærkere ved lavere temperaturer, men ikke nok til at gøre aluminium virkelig magnetisk.
• Stærke magnetfelter: Effekten er målbar i laboratorieudstyr, men ikke i hånden.

Alligevel gør ingen af disse scenarier aluminium magnetisk på den måde, som folk normalt mener. I det øjeblik disse forhold ophører, mister aluminium sin magnetiske adfærd.

Hvordan reagerer aluminium på stærke magnetfelter?

Nogle mennesker tror måske, at aluminium slet ikke reagerer på magneter, men det er ikke sandt.

Aluminium opfører sig svagt paramagnetisk i stærke magnetfelter. Det justerer midlertidigt nogle af sine elektroner, men effekten er ikke permanent.

Hvis jeg placerer et stykke aluminium i et stærkt magnetfelt, f.eks. den type, der genereres af en MR-maskine eller en industriel elektromagnet, vil nogle af dets elektroner ændre deres orientering en smule. Denne effekt kaldes tilpasning til magnetfeltet.

Men denne reaktion er svag, og den forsvinder med det samme, når magneten fjernes. I modsætning til jern eller nikkel forbliver aluminium ikke magnetiseret eller bliver magnetisk af sig selv.

Vigtige karakteristika

Lad os se på, hvordan aluminium opfører sig:

• Lineær respons: Den magnetiske effekt øges direkte med styrken af magnetfeltet.
• Ingen bevaret magnetisme: Når det eksterne felt forsvinder, bliver aluminium normalt igen.
• Kan ikke spores med hånden: Man har brug for følsomme instrumenter til at registrere ændringerne.
• Ingen magnetiske domæner: Aluminium har ikke de områder med ensrettede atomer, som man ser i magnetiske metaller.

Sammenligning af magnetisk adfærd

Det er derfor, aluminium ofte bruges i elektroniske og videnskabelige miljøer - det forstyrrer ikke magnetiske systemer. Men på områder, hvor præcision er afgørende, skal selv små magnetiske påvirkninger tages i betragtning.

Hvilke praktiske effekter har aluminiums paramagnetisme?

Det er én ting at vide, at aluminium er paramagnetisk - men betyder denne svage magnetisme noget i den virkelige verden?

Aluminiums paramagnetisme har ringe effekt i de fleste daglige anvendelser, men den bliver vigtig i videnskabelige instrumenter og magnetiske miljøer med høj præcision.

De fleste mennesker vil slet ikke bemærke aluminiums magnetisme. I byggeri, emballage, køkkengrej og transport opfører aluminium sig som et ikke-magnetisk materiale. Det er derfor, det bruges i så mange brancher.

Men i højpræcisionsområder - som MR-maskiner, magnetiske levitationssystemer eller partikelfysiklaboratorier - skal man være opmærksom på aluminiums paramagnetisme. Det kan ændre magnetfelter en smule eller reagere på små måder, når det placeres i følsomme instrumenter.

Hvor det betyder noget

Selv om effekten er lille, gør forudsigeligheden af aluminiums reaktion den nyttig. Ingeniører kan beregne præcis, hvordan aluminium vil opføre sig, hvilket er afgørende i laboratorier.

Konklusion

Aluminium er ikke magnetisk i dagligdags forstand. Det tiltrækker ikke magneter eller bliver magnetiseret. I stedet er det svagt paramagnetisk - det reagerer en smule på stærke magnetfelter, men kun mens feltet er til stede. Det gør det nyttigt i både dagligdags og avancerede tekniske miljøer.