1. สาระน่ารู: แม่เหล็ กไม่จาเปนต้องมาจากเหล็ ก
้
ํ ็
ภาพจาก http://www.naturalbodyhealing.com/magnets_wellbeing.html
คนส่วนใหญ่เข ้าใจว่า แม่เหล็กทีสามารถดูดเหล็กติดได ้ต ้องทํามาจากเหล็ก ตามแบบทีเคยเรียนรู ้ และทดลองสมัยเรียนอยูระดับประถม (หรือมัธยม) โดยถูก ้อนแม่เหล็ก
่
่
่
กับเข็มเย็บผ ้าในทิศทางเดียวกันซํ้าหลายครังจนเข็มเย็บผ ้ามีสมบัตดดเหล็กติดได ้เหมือนแม่เหล็ก
้
ิ ู
แต่เมือพิจารณาสินค ้าทีมแม่เหล็กเป็ นส่วนประกอบบางชนิด เช่น แผ่นแม่เหล็กติดตู ้เย็น จะพบว่า แถบแม่เหล็กทีใช ้เป็ นแผ่นบาง และมีลกษณะต่างจากเหล็ก
่
่ ี
่
ั
ค่อนข ้างมาก จึงเกิดข ้อสงสัยว่า นอกจากโลหะเหล็กแล ้ว วัสดุอนสามารถทําเป็ นแม่เหล็กได ้หรือไม่?
ื่
มนุษย์ก ับแม่เหล็ก
มนุษย์รู ้จักใช ้ประโยชน์จากแม่เหล็กในรูปของเข็มทิศนํ าทางมาตังแต่เมือหลายร ้อยปี กอน กระทั่งปี ค.ศ. 1740 โกเวน ไนท์ (Gowen Knight) ก็สามารถประดิษฐ์แม่เหล็ก
้
่
่
เพือการทดลองทางวิทยาศาสตร์ หรือเพือเป็ นเข็มทิศบอกทิศทางออกวางจําหน่ายเป็ นคนแรก เมือความรู ้และวิทยาการด ้านไฟฟ้ าและแม่เหล็กพัฒนามากขึน มนุษย์ก็สามารถ
่
่
่
้
่
สร ้างและใช ้ประโยชน์จากแม่เหล็กกับไฟฟ้ าเพิมขึน และนํ าไปสูการประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้ า ตลอดจนอุปกรณ์ไฟฟ้ าอืนๆ ในเวลาต่อมา
่ ้
่
ในช่วงต ้นศตวรรษที่ 20 นั กวิทยาศาสตร์จงเริมมีการวิจัยและพัฒนาแม่เหล็กถาวรจากวัสดุอนออกมา โดยเริมจากการทดลองผสมธาตุโลหะบางชนิดรวมกับเหล็ก เพือ
ึ ่
ื่
่
่
ปรับปรุงสมบัตความเป็ นแม่เหล็กเรือยมา จนถึงการทดลองทําแม่เหล็กจากสารประกอบอืนทีไม่ใช่เหล็ก จนปั จจุบนมีแม่เหล็กจากวัสดุหลากชนิดถูกผลิต และประยุกต์ใช ้ใน
ิ
่
่ ่
ั

2. หลายผลิตภัณฑ์ทังชนิดใกล ้และไกลตัวปรากฏให ้เห็น
้
ความรูเรืองแม่เหล็ก
้ ่
่
โดยทั่วไปแม่เหล็กแบ่งได ้เป็ น 2 ชนิดคือ แม่เหล็กถาวร ( permanent magnet) กับแม่เหล็กชัวคราว ( temporary magnet) โดยแม่เหล็กถาวรคือ แม่เหล็กทีเมือเกิด
่ ่
่
สมบัตแม่เหล็กแล ้วไม่สญเสียสภาพแม่เหล็กโดยง่าย เช่น แม่เหล็กทีทําจากเหล็กกล ้า ส่วนแม่เหล็กชัวคราวคือ แม่เหล็กทีเมือมีสมบัตแม่เหล็กแล ้ว สามารถสูญเสียสภาพ
ิ
ู
่
่ ่
ิ
ความเป็ นแม่เหล็กได ้ง่าย เช่น แม่เหล็กทีทําจากเหล็กอ่อน เป็ นต ้น
่
นอกจากเหล็กแล ้ว วัสดุอนๆ เช่น นิกเกิล โคบอลต์ รวมถึงโลหะผสมของธาตุแรร์เอิทท์ ( rare earth) บางชนิด ก็สามารถกระตุ ้นหรือเหนียวนํ าให ้เกิดสมบัตแม่เหล็กได ้
ื่
่
ิ
เช่นกัน นั กวิทยาศาสตร์เรียกกลุมวัสดุทสามารถกระตุ ้นให ้กลายเป็ นแม่เหล็กได ้ว่า เฟอร์โรแมกนีตก ( ferromagnetic) และแบ่งเป็ น 2 ประเภท คือ เฟอร์โรแมกนีตกแบบอ่อน
่
ี่
ิ
ิ
่
่
่ ่
(soft) ซึงเป็ นวัสดุทถกกระตุ ้นแล ้วได ้แม่เหล็กชัวคราว กับเฟอร์โรแมกนีตกแบบเข ้ม (hard) ซึงเมือกระตุ ้นแล ้วกลายเป็ นแม่เหล็กถาวร
ี่ ู
ิ
ตะปูแม่เหล็กทีหลายคนเคยทดลองทํา
่
ภาพจาก http://www.sfu.ca/physics/outreach/activities2007/makingmagnets.html
ปั จจุบนมีแม่เหล็กหลายชนิดด ้วยกัน จึงมีแนวทางการแยกประเภทได ้หลายแบบ แต่หากพิจารณาโดยยึดวัสดุเป็ นเกณฑ์จะแบ่งแม่เหล็กได ้
ั
3
กลุม ดังนี้
่
1.แม่เหล็กจากธาตุโลหะ (Metallic Element) ได ้แก่ แม่เหล็กทีทําจากเหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ รวมถึงแม่เหล็กทีมาจากธาตุโลหะในกลุมแรร์เอิรทบางชนิดทีอยูในสภาวะ
่
่
่
์
่ ่
อุณหภูมตํา เช่น แกโดลิเนียม (gadolinium) ดิสโพรเซียม (dysprosium) เป็ นต ้น
ิ ่

3. แม่เหล็กเหล่านีไม่ใช่โลหะ แต่เป็ นแม่เหล็กเซรามิก
้
ภาพจาก http://www.magnetsource.com/Consumer%20Pages/Ceramic_Mags.html
2.แม่เหล็กจากวัสดุคอมโพสิต (
Composite)
ประกอบด ้วยแม่เหล็ก
5
กลุมย่อยคือ
่
1).แม่เหล็กเซรามิก (Ceramic) หรือแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ (ferrite) เป็ นแม่เหล็กคอมโพสิตทีผลิตจากวัสดุผสมของเหล็กออกไซด์ (iron oxide) กับแบเรียมคาร์บอเนต (barium
่
carbonate)
หรือสตรอนเชียมคาร์บอเนต (
strontium
carbonate)
แม่เหล็กเซรามิกถูกพัฒนาออกมาในช่วงทศวรรษที่
1960
ั
จุดเด่นคือ ใช ้กระบวนการผลิตไม่ซบซ ้อน ผลิตภัณฑ์มราคาถูก จึงเป็ นส่วนประกอบในสินค ้าหลายชนิด เช่น แผ่นแม่เหล็กติดตู ้เย็น เป็ นต ้น
ี
จุดด ้อยคือ เปราะ (
brittle)
หักง่าย และมีความเข ้มของสนามแม่เหล็กตํา
่
2).แม่เหล็กอัลนิโค (Alnico) ถูกพัฒนาขึนมาในปี ค.ศ. 1931 เป็ นแม่เหล็กทีมอะลูมเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เป็ นธาตุหลัก และมีธาตุอนๆ ผสมอยูเล็กน ้อยเพือปรับปรุงสมบัต ิ
้
่ ี
ิ
ื่
่
่
ของแม่เหล็ก ผลิตด ้วยวิธการหล่อ (
ี
casting)
หรือการเผาผนึก (
sintering)
พบเป็ นส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ า ลําโพงเสียง
จุดเด่นคือ ไม่เสียสมบัตแม่เหล็กง่ายแม ้ใช ้ในสภาวะอุณหภูมสง และมีความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่าแม่เหล็กเซรามิก
ิ
ิ ู
จุดด ้อยคือ ราคาแพง
3).แม่เหล็กทิโคนอล ( Ticonal) พัฒนาขึนมาโดยบริษัท ฟิ ลปส์ สําหรับใช ้กับลําโพงเครืองเสียง แม่เหล็กชนิดนีมไทเทเนียม โคบอลต์ นิกเกิล และอะลูมเนียมเป็ น
้
ิ
่
้ ี
ิ
องค์ประกอบหลัก และมีเหล็กกับธาตุอนๆ ผสมอยูเล็กน ้อย
ื่
่

4. ตัวอย่างแม่เหล็กชนิดฉีดเข ้าแบบ
ภาพจาก http://www.magnetic-compound.com/
่
4).แม่เหล็กแบบฉีดเข ้าแบบ (Injection molded) องค์กอบประแม่เหล็กชนิดนีม ี 2 อย่างคือ 1.ผงเรซิน (โพลิเมอร์) ซึงเป็ นตัวประสาน กับ 2.ผงแม่เหล็กจากวัสดุตางๆ ดังนั น
้
่
้
้นงานให ้มีรปร่างซับซ ้อนได ้ โดยทั่วไปแม่เหล็กชนิดนีมความ
ความแรงของแม่เหล็กจึงขึนอยูกบชนิดวัสดุ การผลิตแม่เหล็กจะขึนรูปด ้วยการฉีดเข ้าแบบ ทําให ้สามารถผลิตชิ
้
่ ั
้
ู
้ ี
เข ้มของสนามแม่เหล็กในระดับตําถึงปานกลาง และรับแรงกดหรือนํ้ าหนั กได ้น ้อย
่
แม่เหล็กผสมยางทําให ้ดัดโค ้งงอได ้

5. ภาพจาก http://www.directindustry.com/prod/magengine/flexible-magnet-39403-390579.html
5).แม่เหล็กแบบดัดงอได ้ ( Flexible) แม่เหล็กชนิดนีมลกษณะเป็ นแผ่น การผลิตใช ้วิธฉีดเข ้าแบบ และใช ้โพลิเมอร์ทมสมบัตดดงอได ้ เช่น ไวนิล (
้ ี ั
ี
ี่ ี
ิ ั
แม่เหล็กชนิดนีมจดเด่นเรืองราคาถูก แต่มจดด ้อยเรืองให ้ความเข ้มสนามแม่เหล็กตํา
้ ี ุ
่
ี ุ
่
่
vinyl) เป็ นตัวประสาน
การใช ้แม่เหล็กถาวรทีมแรงดูดมากเพือยกของหนั ก
่ ี
่
ภาพจาก http://www.directindustry.com/prod/tecnomagnete/permanent-lifting-magnet-hand-operated-5342-13533.html
่
3.แม่เหล็กจากธาตุแรร์เอิรท (Rare Earth) เป็ นแม่เหล็กทีผลิตจากโลหะผสมของธาตุแรร์เอิรท โดยมีการพัฒนาออกมาตังแต่ชวงทศวรรษที่ 1970 – 1980 แม่เหล็กในกลุมนี้
์
่
์
้
่
มีสมบัตหลายอย่างเหนือกว่าแม่เหล็กอัลนิโค และแม่เหล็กเซรามิก จึงเหมาะสําหรับอุปกรณ์ทต ้องการสนามแม่เหล็กความเข ้มสูง เช่น ฮาร์ดดิสต์คอมพิวเตอร์ รถไฟแม็กเลฟ
ิ
ี่
ความเร็วสูง (mag-lev train) แม่เหล็กยกของ (magnet lifter) แต่จดด ้อยสําคัญคือ มีราคาแพง ค่อนข ้างเปราะหักง่าย และไม่ทนต่อการกัดกร่อน (จึงต ้องชุบหรือเคลือบผิว
ุ
เพิมเติมเพือให ้ทนทานต่อแรงกระแทกระหว่างการขนส่ง) ปั จจุบนมีการผลิตแม่เหล็กกลุมธาตุแรร์เอิรทออกมา 2 ชนิดคือ 1.แม่เหล็กซามาเรียมโคบอลต์ (Samarium-cobalt)
่
่
ั
่
์
และ 2.แม่เหล็กนีโอดีเมียม (Neodymium)

6. การเหนียวนําให้เปนแม่เหล็ก
่
็
ึ่
แม ้แม่เหล็กจะสามารถผลิตได ้จากวัสดุหลากหลายชนิด แต่หลังจากแปรรูปหรือขึนรูปวัสดุสําหรับทําแม่เหล็กเรียบร ้อยแล ้ว ผลิตภัณฑ์ซงเป็ นวัสดุผสมจะยังไม่มอํานาจ
้
ี
แม่เหล็ก ต ้องนํ ามาผ่านกระบวนการเหนียวนํ าเพือเปลียนก ้อนวัตถุนันให ้กลายเป็ นแม่เหล็ก
่
่
่
้
โดยผลิตภัณฑ์จะถูกจัดวางให ้อยูระหว่างขัวเหนือ – ใต ้ของ* สนามแม่เหล็ก
่
้
ความเข ้มสูงระยะเวลาหนึง เพือให ้สนามแม่เหล็กเหนียวนํ าโดเมนแม่เหล็ก ( magnetic domain) ในเนือผลิตภัณฑ์จัดเรียงตัวอย่างมีระเบียบ และกลายเป็ นแม่เหล็กถาวรที่
่
่
่
้
พร ้อมใช ้งานต่อไป
้
*สนามแม่เหล็กความเข ้มสูงทีใช ้เหนียวนํ าชินงานให ้เป็ นแม่เหล็กมาจากแม่เหล็กไฟฟ้ า
่
่
คลิปแม่เหล็กคันหน ้าหนั งสือ
่
ภาพจาก http://www.giftandpaper.com/giftandpaper/index.php?link=magnetic_products

7. แหล่งข้อมูลอ้างอิง
บุญรักษ์ กาญจนวรวณิชย์.ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ. http://www.mtec.or.th/index.php?option=com_content&task=view&id=1407&Itemid=176
Magnet [On-line]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnet
Magnet [On-line]. Available: http://www.madehow.com/Volume-2/Magnet.html
Rare-earth magnet [On-line]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
Refrigerator magnet [On-line]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Refrigerator_magnet
Types of Magnets [On-line]. Available: http://www.howmagnetswork.com/history.html
Types of Permanent Magnets [On-line]. Available: http://www.rare-earth-magnets.com/t-types-of-magnets.aspx
History of Magnetism [On-line]. Available: http://www.rare-earth-magnets.com/t-history-of-magnets.aspx
แม่เหล็ก [On-line]. Available: http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/98/magnetic1/index.htm