معدن مو

معدن مو ، أو معدن μ ، هو سبيكة مغناطيسية حديدية ناعمة من النيكل والحديد ذات نفاذية عالية جدًا ، تُستخدم لحماية المعدات الإلكترونية الحساسة من المجالات المغناطيسية الساكنة أو منخفضة التردد . وقد اشتق الاسم من الحرف اليوناني مو ( μ ، / ˈm ( j ) uː / ) .^ⓘ )، والذي يمثل النفاذية في معادلات الفيزياء والهندسة.

يحتوي معدن مو على عدة تركيبات. أحد هذه التركيبات تقريبًا

77% نيكل

16% حديد

5% نحاس

2% كروم أو موليبدينوم ^{[ 1 ] [ 2 ]}

في الآونة الأخيرة، يُعتبر معدن مو هو سبيكة ASTM A753 رقم  4 ويتكون من حوالي

80% نيكل

12-15% حديد

5% موليبدينوم

وكميات صغيرة من عناصر أخرى متنوعة مثل السيليكون ^{[ 3 ]}

يتم بيع عدد من التركيبات الخاصة المختلفة للسبيكة تحت أسماء تجارية مثل MuMETAL و Mumetall و Mumetal2 .

يتميز معدن مو بقيم نفاذية نسبية تتراوح عادةً بين 80,000 و100,000، مقارنةً بآلاف القيم للفولاذ العادي. وهو مادة مغناطيسية حديدية "لينة"، ذات تباين مغناطيسي منخفض وانفعال مغناطيسي منخفض ، ^{[ 1 ]} مما يمنحه إكراهًا مغناطيسيًا منخفضًا ، وبالتالي يصل إلى التشبع عند المجالات المغناطيسية المنخفضة. وهذا بدوره يقلل من خسائر التخلف المغناطيسي عند استخدامه في الدوائر المغناطيسية للتيار المتردد . تتمتع سبائك النيكل والحديد الأخرى ذات النفاذية العالية، مثل البرمالوي، بخصائص مغناطيسية مماثلة؛ إلا أن ميزة معدن مو تكمن في كونه أكثر ليونة وقابلية للطرق والتشكيل، مما يسمح بتشكيله بسهولة إلى الصفائح الرقيقة اللازمة للدروع المغناطيسية. ^{[ 1 ]}

تتطلب الأجسام المصنوعة من معدن مو معالجة حرارية بعد تشكيلها النهائي، وذلك عن طريق التلدين في مجال مغناطيسي ضمن جو من الهيدروجين ، مما يزيد من نفاذيتها المغناطيسية بنحو 40 ضعفًا. ^{[ 4 ]} يُغير التلدين البنية البلورية للمادة ، فيرتب الحبيبات ويزيل بعض الشوائب، وخاصة الكربون ، الذي يعيق الحركة الحرة لحدود النطاقات المغناطيسية . قد يؤدي الانحناء أو الصدمة الميكانيكية بعد التلدين إلى تعطيل ترتيب حبيبات المادة، مما يؤدي إلى انخفاض نفاذية المناطق المتأثرة، ويمكن استعادة هذه النفاذية بتكرار عملية التلدين بالهيدروجين.

معدن مو هو سبيكة مغناطيسية لينة ذات نفاذية مغناطيسية عالية للغاية. توفر هذه النفاذية العالية مسارًا منخفض المقاومة للتدفق المغناطيسي ، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الدروع المغناطيسية ضد المجالات المغناطيسية الثابتة أو بطيئة التغير. لا تعمل الدروع المغناطيسية المصنوعة من سبائك ذات نفاذية عالية مثل معدن مو عن طريق حجب المجالات المغناطيسية، بل عن طريق توفير مسار لخطوط المجال المغناطيسي حول المنطقة المحمية. لذا، فإن أفضل شكل للدروع هو حاوية مغلقة تحيط بالمساحة المحمية.

تقل فعالية التدريع باستخدام معدن مو مع ازدياد نفاذية السبيكة، والتي تنخفض عند شدة المجال المنخفضة، وبسبب التشبع ، تنخفض أيضًا عند شدة المجال العالية. لذا، غالبًا ما تُصنع دروع معدن مو من عدة طبقات متداخلة، حيث تعمل كل طبقة على تقليل المجال المغناطيسي داخلها تدريجيًا. ولأن معدن مو يتشبع عند شدة مجال منخفضة نسبيًا، تُصنع الطبقة الخارجية في هذه الدروع متعددة الطبقات أحيانًا من الفولاذ العادي. تسمح قيمة التشبع العالية لهذا الفولاذ بتحمل مجالات مغناطيسية أقوى، مما يقللها إلى مستوى أدنى يمكن حجبه بفعالية بواسطة طبقات معدن مو الداخلية. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يمكن حجب المجالات المغناطيسية ذات الترددات الراديوية التي تزيد عن 100 كيلوهرتز تقريبًا باستخدام دروع فاراداي : وهي عبارة عن صفائح أو شاشات معدنية موصلة عادية تُستخدم للحماية من المجالات الكهربائية . ^{[ 7 ]} كما يمكن للمواد فائقة التوصيل طرد المجالات المغناطيسية عن طريق تأثير مايسنر ، ولكنها تتطلب درجات حرارة منخفضة للغاية .

تتميز هذه السبيكة بانخفاض الإكراه المغناطيسي، وانعدام الانفعال المغناطيسي تقريبًا، ومقاومة مغناطيسية متباينة كبيرة . ويُعدّ انخفاض الانفعال المغناطيسي أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات الصناعية، حيث قد تؤدي الإجهادات المتغيرة في الأغشية الرقيقة إلى تباين كبير في الخصائص المغناطيسية، مما قد يُلحق ضررًا بالغًا بها.

يُستخدم معدن مو لحماية المعدات من المجالات المغناطيسية. على سبيل المثال:

• محولات الطاقة الكهربائية ، التي تُصنع بأغلفة من معدن مو لمنعها من التأثير على الدوائر الكهربائية المجاورة.
• محركات الأقراص الصلبة ، التي تحتوي على دعامات من معدن مو للمغناطيسات الموجودة في محرك الأقراص لإبعاد المجال المغناطيسي عن القرص. ^{[ 8 ]}
• أنابيب أشعة الكاثود المستخدمة في راسمات الذبذبات التناظرية ، والتي تحتوي على دروع من معدن مو لمنع المجالات المغناطيسية الشاردة من انحراف حزمة الإلكترون.
• خراطيش الفونوغراف المغناطيسية ، والتي تحتوي على غلاف معدني من نوع مو لتقليل التداخل عند تشغيل أسطوانات الفونوغراف (LP).
• جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
• أجهزة قياس المغناطيسية المستخدمة في تخطيط الدماغ المغناطيسي وتخطيط القلب المغناطيسي .
• أنابيب مضاعفة ضوئية .
• غرف تفريغ لإجراء تجارب على الإلكترونات منخفضة الطاقة ، على سبيل المثال، مطيافية الإلكترونات الضوئية.
• الدوائر فائقة التوصيل، وخاصة دوائر وصلة جوزيفسون .
• مقياس المغناطيسية ذو البوابة التدفقية والبوصلات كجزء من المستشعر.
• مستشعرات التقارب (من النوع الاستقرائي)

تشمل المواد الأخرى ذات الخصائص المغناطيسية المماثلة: Co-Netic، وSupermalloy ، وSupermumetal، وNilomag، وSanbold، وMolybdenum Permalloy ، و Sendust ، وM-1040، وHipernom، وHyMu-80، وAmumetal. ويُستخدم الفولاذ الكهربائي بشكل مماثل في بعض المحولات كخيار أرخص وأقل نفاذية مغناطيسية.

تُستخدم الفريتات الخزفية لأغراض مماثلة، ولديها نفاذية أعلى عند الترددات العالية، لكنها هشة وغير موصلة تقريبًا، لذا لا يمكنها أن تحل محل المعادن المو إلا عندما لا تكون الموصلية والمرونة مطلوبة.

طُوِّر معدن مو-ميتال على يد العالِمين البريطانيين ويلوبي إس. سميث وهنري جيه. جارنيت ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} ، وحصلت شركة "تيليغراف كونستركشن آند مينتينانس" (التي تُعرف الآن باسم "تيلكون ميتالز")، وهي شركة بريطانية قامت ببناء كابلات التلغراف البحرية في المحيط الأطلسي، على براءة اختراع عام 1923. ^{[ 12 ]} أضافت مياه البحر الموصلة المحيطة بالكابل البحري سعةً كبيرةً إليه ، مما تسبب في تشويه الإشارة، الأمر الذي حدّ من عرض النطاق الترددي وأبطأ سرعة الإرسال إلى 10-12 كلمة في الدقيقة. ويمكن زيادة عرض النطاق الترددي بإضافة حثٍّ للتعويض. وقد تم ذلك في البداية عن طريق لفّ الموصلات بشريط أو سلك معدني ذي نفاذية مغناطيسية عالية بشكل حلزوني، مما حصر المجال المغناطيسي.

ابتكرت شركة تيلكون معدن مو-ميتال لمنافسة سبيكة بيرمالوي ، أول سبيكة ذات نفاذية عالية استُخدمت في تعويض الكابلات، والتي كانت حقوق براءتها مملوكة لشركة ويسترن إلكتريك المنافسة . طُوّر معدن مو-ميتال بإضافة النحاس إلى بيرمالوي لتحسين ليونته . كان يلزم 80 كيلومترًا (50 ميلًا) من سلك مو-ميتال الدقيق لكل 1.6 كيلومتر من الكابل، مما خلق طلبًا كبيرًا على هذه السبيكة. في السنة الأولى من الإنتاج، كانت تيلكون تُنتج 30 طنًا أسبوعيًا. في ثلاثينيات القرن العشرين، تراجع استخدام مو-ميتال، ولكن بحلول الحرب العالمية الثانية، وُجدت له استخدامات أخرى عديدة في صناعة الإلكترونيات (خاصةً في حماية المحولات وأنابيب أشعة الكاثود )، بالإضافة إلى الصمامات داخل الألغام المغناطيسية . تخلّت شركة تيلكون ميتالز المحدودة عن العلامة التجارية "MUMETAL" في عام 1985. ^{[ 13 ]} آخر مالك مُسجّل للعلامة التجارية "MUMETAL" هي شركة ماجنتيك شيلد، إلينوي. ^{[ 14 ]}  

• خصائص معدن مو
• غرف قياس غاوس الصفرية (مؤرشفة بتاريخ 17 فبراير 2013 في أرشيف الإنترنت )
• معلومات حول استخدام دروع معدن مو