China produz ímã com campo magnético 800 mil vezes mais forte que o da Terra

Atualmente, a China abriga o ímã mais poderoso do mundo, capaz de gerar um campo magnético mais de 800 mil vezes mais forte que o da Terra.

Essa inovação foi desenvolvida no Centro de Altos Campos Magnéticos Estáveis (SHMFF), que faz parte do Instituto Hefei de Ciência Física da Academia Chinesa.

Os ímãs resistentes são fabricados com fios de metal espiralados e são amplamente utilizados em instalações magnéticas em todo o mundo.

De acordo com a revista Nature, no dia 22 de setembro, o ímã conseguiu suportar um campo magnético de 42,02 teslas — a unidade de medida para a densidade de fluxo magnético — superando o recorde anterior de 41,4 teslas, estabelecido em 2017 pelo Laboratório de Altos Campos Magnéticos Nacional dos Estados Unidos.

Guangli Kuang, físico especializado em altos campos magnéticos no SHMFF, destacou que a equipe dedicou anos para realizar as modificações necessárias para que o ímã alcançasse esse novo recorde. “Não foi fácil conseguir”, comentou ele.

Ímã mais poderoso do mundo

Via Revista Galileu

A nova criação chinesa estabelece precedentes para o desenvolvimento de ímãs seguros que conseguem suportar fortes campos magnéticos, o que pode auxiliar os cientistas em novas descobertas na física.

O ímã resistente representa a segunda maior contribuição da China para a geração de campos magnéticos.

Esses campos revelam propriedades ocultas de materiais avançados, como os supercondutores, que, em temperaturas extremamente baixas, conduzem eletricidade sem dissipação de calor.

Os altos campos também proporcionam a oportunidade de observar fenômenos físicos totalmente novos, afirmou Marc-Henri Julien, físico do Laboratório Nacional para Intensos Campos Magnéticos na França, em entrevista à Nature. “É possível criar ou alterar os estados da matéria.”

Embora façam parte de uma tecnologia antiga, os ímãs resistentes podem sustentar altos campos magnéticos por longos períodos, ao contrário dos supercondutores.

Além disso, esses campos podem ser gerados de forma mais rápida, tornando os ímãs ferramentas versáteis.

Custos

No entanto, o principal obstáculo para o desenvolvimento de mais desse ímã mais poderoso do mundo é a elevada quantidade de energia que consomem, resultando em altos custos.

O ímã do SHMFF, por exemplo, necessitou de 32,3 megawatts de eletricidade para gerar o campo magnético recorde.

O desafio atual é criar ímãs supercondutores híbridos que possam produzir campos magnéticos utilizando menos energia. Neste momento, a equipe do SHMFF está trabalhando em um híbrido de 55 teslas.

Embora esses ímãs sejam mais econômicos em termos de uso, sua fabricação continua sendo cara e sua manutenção, desafiadora.

Como funcionam os ímãs?

Os ímãs funcionam com base em princípios do magnetismo, que é a força que atrai ou repele materiais magnéticos.

Todos os materiais são compostos de átomos, e cada átomo possui elétrons que se movem ao redor do núcleo.

O movimento desses elétrons gera pequenos campos magnéticos, conhecidos como momentos magnéticos. Em materiais magnéticos, como o ferro, os momentos magnéticos de muitos átomos se alinham na mesma direção.

O “spin” dos elétrons (uma propriedade quântica que pode ser imaginada como um giro) é fundamental para o magnetismo. Quando a maioria dos spins dos elétrons em um material está alinhada, o material se comporta como um ímã.

Via Terra

Tipos de magnetismo

Materiais como ferro, cobalto e níquel têm a capacidade de se tornarem ímãs permanentes. Isso ocorre porque, em temperaturas normais, os momentos magnéticos dos átomos podem se alinhar espontaneamente.

No entanto, em alguns materiais, os momentos magnéticos dos átomos se alinham em direções opostas, cancelando-se mutuamente.

E materiais que não têm magnetismo permanente podem se tornar levemente magnéticos quando expostos a um campo magnético.

Processo

Com esses materiais, se cria um campo magnético ao seu redor. Esse campo é o que exerce a força sobre outros materiais magnéticos, atraindo ou repelindo-os.

Todo ímã tem dois polos: norte e sul. Polos opostos se atraem (norte com sul), enquanto polos iguais se repelem (norte com norte ou sul com sul).

Quando um material ferromagnético entra em contato com um campo magnético, ele pode se magnetizar também, se alinhando com os polos. Isso é o que acontece, por exemplo, quando um clipe de papel é atraído por um ímã.

No entanto, com esse ímã mais poderoso do mundo, as aplicações se tornam inimagináveis, especialmente pelo campo gerado. Por isso, é uma revolução para a área de estudos.

Fonte: Revista Galileu, Brasil Escola

Imagens: Revista Galileu, Terra