Các yếu tố đóng góp cho cơng suất đốt nóng cảm ứng từ

1.2. Các cơ chế vật lý của hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ

1.2.1. Các yếu tố đóng góp cho cơng suất đốt nóng cảm ứng từ

Hiệu ứng MIH của hạt nano từ bắt nguồn từ quá trình hấp thụ năng lượng từ

từ trường xoay chiều của hạt nano từ. Tổng năng lượng được hấp thụ của quá trình này bao gồm tổn hao bề mặt (PF), tổn hao từ trễ (Phys), tổn hao hồi phục Néel (PN) và tổn hao hồi phục Brown (PB). Tổn hao bề mặt là tổn hao do dòng điện bề mặt gây ra bởi từ trường xoay

chiều. Hiệu ứng này có thể tạo ra cơng suất toả nhiệt cao trên các vật liệu dẫn điện tốt và có

kích thước lớn. Đối với các hạt nano từ, tổn hao do dòng điện bề mặt không gây được hiệu

ứng nhiệt đáng kể vì kích thước các hạt rất nhỏvà độ dẫn điện của chúng thấp. Vậy, đóng góp chính vào hiệu ứng MIH của các hạt nano từ chính là tổn hao từ trễ, tổn hao hồi phục Néel và Brown.

Tổn hao từ trễ là do q trình từ hóa bất thuận nghịch theo hai chiều tăng và

giảm của từ trường. Đây là nguyên nhân sinh nhiệt chủ yếu đối với các hạt sắt từ

hoặc feri từđa đô men. Đối với các hạt nano siêu thuận từ, tổn hao hồi phục Néel và

Brown đóng góp chính cho hiệu ứng MIH của vật liệu. Trong khi tổn hao hồi phục Néel là do q trình lật đảo các mơ men từ thì quá trình tổn hao hồi phục Brown là

do quá trình quay cả khối hạt nano trong chất lỏng từ. Việc phân biệt đóng góp của

cơ chế hồi phục Brown hay hồi phục Néel trong nhiều trường hợp là rất khó, do vậy

trong trường hợp tổng quát nếu cả hai quá trình hồi phục đều xuất hiện thì được gọi chung là tổn hao hồi phục. Vậy, vai trị đóng góp của từng q trình tổn hao phụ

thuộc rất nhiều vào kích thước và tính chất của hệ hạt nano từ. Do đó, các mơ hình lý thuyết về hiệu ứng này được xây dựng tùy thuộc vào các điều kiện áp dụng; bao gồm [69]: mơ hình Rayleigh, lý thuyết dựa trên mơ hình Stoner – Wohlfarth (Stoner – Wohlfarth Model Based Theories, SWMBTs) và lý thuyết đáp ứng tuyến tính (Linear Response Theory – LRT).

Để phân biệt rõ điều kiện áp dụng của mỗi mơ hình lý thuyết, tham số ξ

được giới nghiên cứu sử dụng (hình 1.15) [69]: 0 S B M VH k T µ ξ = (1.9) trong đó μ0 = 4π×10-7

Vs (Am)-1 là độ từ thẩm chân không; kB là hằng số

Boltzmann; T là nhiệt độ, MS là từ độ bão hịa, V là thể tích hạt nano từ, và H là

cường độ từtrường của từtrường ngoài.

Khi tham số ξ < 1, nghĩa là μ0MSVH nhỏhơn kBT thì các hạt nano ở trạng thái siêu thuận từ hoặc từtrường ngồi khơng đủ lớn (H<<HC) . Do đó, các mơ men từ

đáp ứng gần như tuyến tính theo từ trường ngồi. Vì vậy, mơ hình LRT được áp dụng để phân tích hiệu ứng MIH ứng với điều kiện này (hình 1.15). Mơ hình này

được xây dựng dựa vào hai cơ chế tổn hao hồi phục Néel và tổn hao hồi phục

Brown. Ngược lại khi tham số ξ > 1, tổn hao từ trễ chính là nguyên nhân sinh nhiệt chủ yếu đối với các hạt sắt từ hoặc ferit từ đa đô men nên mơ hình Rayleigh và

SWMBTs được sử dụng tùy vào cường độ từ trường của từ trường ngồi (hình 1.15). Phần tiếp theo của luận án sẽtrình bày rõ các cơ chế sinh nhiệt của hiệu ứng MIH.