แมกนีโตสตริกชันเป็นคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กที่ทำให้วัสดุเหล่านั้นเปลี่ยนรูปร่างหรือมิติระหว่างกระบวนการทำให้เป็นแม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลงของ ^การทำให้เป็นแม่เหล็กของวัสดุเนื่องจากสนามแม่เหล็ก ที่ใช้ จะเปลี่ยนความเครียดแมกนีโตสตริกชันจนกระทั่งถึงค่าอิ่มตัว λ ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1842 โดยเจมส์ จูลเมื่อสังเกตตัวอย่างเหล็ก [ ^{1 ]}

ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกชันเกิดขึ้นกับสนามแม่เหล็ก ในขณะที่ปรากฏการณ์อิเล็กโทรสตริกชันเกิดขึ้นกับสนามไฟฟ้า

แมกนีโตสตริกชันทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากความร้อนจากการเสียดทานในแกนเฟอร์โรแมกเนติกที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง และยังเป็นสาเหตุของเสียงหึ่งๆ ต่ำๆ ที่ได้ยินจากหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งกระแสสลับทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง^{[ 2 ]}

ภายในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกมีโครงสร้างที่แบ่งออกเป็นโดเมนโดยแต่ละโดเมนเป็นบริเวณที่มีการทำให้เป็นแม่เหล็กสม่ำเสมอ เมื่อมีการใช้สนามแม่เหล็ก ขอบเขตระหว่างโดเมนจะเลื่อนและโดเมนจะหมุน ผลกระทบทั้งสองนี้ทำให้ขนาดของวัสดุเปลี่ยนแปลง เหตุผลที่การเปลี่ยนแปลงในโดเมนแม่เหล็กของวัสดุส่งผลให้ขนาดของวัสดุเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นผลมาจากความไม่สมมาตรของแม่เหล็กผลึกกล่าวคือ การทำให้วัสดุผลึกเป็นแม่เหล็กในทิศทางหนึ่งต้องใช้พลังงานมากกว่าในอีกทิศทางหนึ่ง หากใช้สนามแม่เหล็กกับวัสดุในมุมที่ทำกับแกนง่ายของการทำให้เป็นแม่เหล็ก วัสดุจะพยายามจัดเรียงโครงสร้างใหม่เพื่อให้แกนง่ายอยู่ในแนวเดียวกับสนามเพื่อลดพลังงานอิสระของระบบ เนื่องจากทิศทางผลึกที่แตกต่างกันเกี่ยวข้องกับความยาวที่แตกต่างกัน ผลกระทบนี้จึงทำให้เกิดความเครียดในวัสดุ^{[ 3 ]}

ปรากฏการณ์ผกผัน คือ การเปลี่ยนแปลงของค่าความไวต่อสนามแม่เหล็ก (การตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กที่กระทำ) ของวัสดุเมื่อถูกแรงทางกลกระทำ เรียกว่าปรากฏการณ์วิลลารี (Villari effect ) นอกจาก นี้ยังมีปรากฏการณ์อื่นอีกสองอย่างที่เกี่ยวข้องกับแมกนีโตสตริกชัน ได้แก่ ปรากฏการณ์มัตเตอุชชี (Matteucci effect)ซึ่งเป็นการเกิดความไม่สมมาตรแบบเกลียวของค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กของวัสดุแมกนีโตสตริกชันเมื่อถูกแรงบิด กระทำ และปรากฏการณ์วีเดมันน์ (Wiedemann effect)ซึ่งเป็นการบิดตัวของวัสดุเหล่านี้เมื่อสนามแม่เหล็กแบบเกลียวถูกกระทำต่อวัสดุเหล่านั้น

ปรากฏการณ์วิลลารีกลับทิศทาง คือการเปลี่ยนเครื่องหมายของค่าแมกนีโตสทริกชันของเหล็กจากบวกเป็นลบ เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มประมาณ 40  กิโลแอมป์/เมตร

เมื่อ ถูก ทำให้เป็นแม่เหล็ก วัสดุแม่เหล็กจะมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเล็กน้อย โดยมีค่าอยู่ในระดับ 10 ⁻⁶

เช่นเดียวกับความหนาแน่นของฟลักซ์การหดตัวของแม่เหล็กยังแสดงฮิสเทอ รีซิส เมื่อเทียบกับความแรงของสนามแม่เหล็ก รูปทรงของวงฮิสเทอรีซิสนี้ (เรียกว่า "วงแมลงปอ") สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้โดยใช้แบบจำลอง Jiles- Atherton ^{[ 4 ]}

วัสดุแมกนีโตสตริกทีฟสามารถแปลงพลังงานแม่เหล็กเป็นพลังงานจลน์หรือในทางกลับกัน และใช้ในการสร้างแอคทูเอเตอร์และเซนเซอร์คุณสมบัตินี้สามารถวัดได้ด้วยสัมประสิทธิ์แมกนีโตสตริกทีฟ λ ซึ่งอาจมีค่าเป็นบวกหรือลบ และถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงความยาวเป็นเศษส่วนเมื่อค่าความแรงแม่เหล็กของวัสดุเพิ่มขึ้นจากศูนย์ถึง ค่า อิ่มตัวปรากฏการณ์นี้เป็นสาเหตุของเสียง " หึ่งไฟฟ้า " ที่คุ้นเคย (ฟัง^ⓘ ) ซึ่งสามารถได้ยินได้ใกล้หม้อแปลงไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังสูง

โคบอลต์แสดงค่าแมกนีโตสตริกชันที่อุณหภูมิห้องสูงสุดของธาตุบริสุทธิ์ที่ 60 ไมโครสเตรนในบรรดาโลหะผสม ค่าแมกนีโตสตริกชันที่สูงที่สุดเท่าที่ทราบคือTerfenol-D (Ter มาจากเทอร์เบียม , Fe มาจากเหล็ก , NOL มาจากห้องปฏิบัติการอาวุธยุทโธปกรณ์ทางทะเลและ D มาจากไดสโปรเซียม ) Terfenol-D, Tb _x Dy _{1− x} Fe ₂แสดงค่าประมาณ 2,000 ไมโครสเตรนในสนาม 160 kA/m (2 kOe) ที่อุณหภูมิห้อง และเป็นวัสดุแมกนีโตสตริกชันทางวิศวกรรมที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด^{[ 5 ]} Galfenol , Fe _x Ga _{1− x}และAlfer , Fe _x Al _{1− x}เป็นโลหะผสมใหม่กว่าที่แสดงค่า 200-400 ไมโครสเตรนที่สนามที่ใช้ต่ำกว่า (~200 Oe) และมีคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้นจาก Terfenol-D ที่เปราะ โลหะผสมทั้งสองชนิดนี้มีแกนง่าย <100> สำหรับแมกนีโตสตริกชันและแสดงความยืดหยุ่นที่เพียงพอสำหรับการใช้งานเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์^{[ 6 ]}

วัสดุคอมโพสิตแม่เหล็กอีกชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปคือโลหะผสมอสัณฐานFe ₈₁ Si _3.5 B _13.5 C ₂ซึ่งมีชื่อทางการค้าว่าMetglas 2605SC คุณสมบัติที่น่าสนใจของวัสดุนี้คือค่าคงที่แม่เหล็กอิ่มตัว λ สูงประมาณ 20 ไมโครสเตรนขึ้นไป ควบคู่กับ ความแรงสนาม แม่เหล็กแอนไอโซโทรปี ต่ำ H _Aน้อยกว่า 1 kA/m (เพื่อให้ถึงจุดอิ่มตัวของแม่เหล็ก ) นอกจากนี้ Metglas 2605SC ยังแสดงให้เห็นถึงผล ΔE ที่แข็งแกร่งมาก โดยลดค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus) ที่มีประสิทธิภาพลงได้ถึงประมาณ 80% ในวัสดุเนื้อเดียวกัน ซึ่งช่วยในการสร้าง MEMSแม่เหล็ก ที่ประหยัดพลังงาน

โคบอลต์เฟอร์ไรต์ CoFe 2 _O 4 ₍ CoO·Fe ₂ O ₃ ⁾ยังใช้เป็นหลักสำหรับ การใช้งานด้าน ^แมกนีโตสตริกทีฟ เช่น เซนเซอร์และแอคทูเอเตอร์ เนื่องจากมีค่าแมกนีโตสตริก^ทีฟ^{อิ่มตัว}สูง ( ^{~ 200ส่วนต่อ}ล้าน^{) [ 7 ]ในกรณีที่}ไม่มี ธาตุหายาก^{โคบอลต์เฟอร์ไร} ...

ใน ทรานสดิวเซอร์ โซนาร์ รุ่นแรกๆ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองนิกเกลถูกนำมาใช้เป็นวัสดุแมกนีโตสตริกทีฟ เพื่อบรรเทาปัญหาการขาดแคลนนิกเกล กองทัพเรือญี่ปุ่นจึงใช้โลหะ ผสม เหล็ก - อะลูมิเนียมจากตระกูล อัลแปร์มแทน

โลหะ ผสมผลึกเดี่ยวแสดงไมโครสเตรนที่เหนือกว่า แต่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการคายตัวเนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโลหะส่วนใหญ่ มีการสังเกตว่าสำหรับ โลหะ ผสมผลึกหลายเม็ดที่มีการครอบคลุมพื้นที่สูงของเกรนที่ต้องการสำหรับไมโครสเตรน คุณสมบัติทางกล ( ความเหนียว ) ของโลหะผสมแมกนีโตสตริกทีฟสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ ขั้นตอนการแปรรูปทางโลหะวิทยาที่กำหนดเป้าหมายจะส่งเสริมการเติบโตของเกรนที่ผิดปกติของเกรน {011} ใน แผ่นบางของ กัลฟีนอลและอัลฟีนอลซึ่งมีแกนง่ายสองแกนสำหรับการจัดเรียงโดเมนแม่เหล็กในระหว่างการแมกนีโตสตริกชัน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเพิ่มอนุภาคเช่นสารประกอบโบริด^{[ 13 ]}และไนโอเบียมคาร์ไบด์ ( NbC ) ^{[ 14 ]} ในระหว่างการหล่อ เย็น เริ่มต้นของแท่งโลหะ

สำหรับโลหะผสมผลึกหลายเหลี่ยม สูตรที่กำหนดไว้สำหรับแมกนีโตสตริกชัน λ จากการวัดไมโครสเตรนตามทิศทางที่ทราบคือ: ^{[ 15 ]}

λ _s = 1/5(2λ ₁₀₀ +3λ ₁₁₁ )

ในระหว่างขั้นตอน การรีดร้อนและการตกผลึกซ้ำในภายหลัง_จะเกิดการเสริมความแข็งแรงของอนุภาคขึ้น โดยอนุภาคจะสร้างแรง "ตรึง" ที่ขอบเกรน ซึ่งจะขัดขวาง การ เติบโตของเกรน ตามปกติ ( แบบสุ่ม ) ในขั้นตอนการอบอ่อนที่ได้รับความช่วยเหลือจาก บรรยากาศ H2Sดังนั้นจึงสามารถสร้างพื้นผิวที่มีลักษณะคล้ายผลึกเดี่ยวได้ (ครอบคลุมเกรน {011} ประมาณ 90%) ซึ่งช่วยลดการรบกวนกับ การจัดเรียง โดเมนแม่เหล็กและเพิ่มความเครียดระดับจุลภาคที่สามารถเกิดขึ้นได้สำหรับโลหะผสมผลึกหลายเหลี่ยมตามที่วัดโดยเกจวัดความเครียด แบบเซมิ คอนดักเตอร์^{[ 16 ]}สามารถมองเห็นพื้นผิวเหล่านี้ได้โดยใช้การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนแบบย้อนกลับ (EBSD) หรือเทคนิคการเลี้ยวเบนที่เกี่ยวข้อง

สำหรับการใช้งานแอคทูเอเตอร์ การหมุนสูงสุดของโมเมนต์แม่เหล็กจะนำไปสู่เอาต์พุตแมกนีโตสตริกชันสูงสุดที่เป็นไปได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยเทคนิคการประมวลผล เช่น การอบอ่อนด้วยแรงเค้นและการอบอ่อนด้วยสนาม อย่างไรก็ตาม แรงเค้นล่วงหน้าทางกลยังสามารถนำไปใช้กับแผ่นบางเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการจัดเรียงตัวตั้งฉากกับการทำงาน ตราบใดที่แรงเค้นต่ำกว่าขีดจำกัดการโก่งงอ ตัวอย่างเช่น มีการแสดงให้เห็นว่าแรงเค้นอัดล่วงหน้าที่ใช้สูงถึง ~50 MPa สามารถส่งผลให้แมกนีโตสตริกชันเพิ่มขึ้นประมาณ 90% สันนิษฐานว่าเป็นผลมาจาก "การกระโดด" ในการจัดเรียงตัวเริ่มต้นของโดเมนที่ตั้งฉากกับแรงเค้นที่ใช้ และการจัดเรียงตัวขั้นสุดท้ายที่ดีขึ้นขนานกับแรงเค้นที่ใช้^{[ 17 ]}

โดยทั่วไปวัสดุเหล่านี้แสดงพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กหรือความเค้นที่ใช้ สำหรับสนามแม่เหล็กขนาดเล็ก พฤติกรรมเชิงโครงสร้างเพียโซแมกเนติกเชิงเส้น^{[ 18 ]}ก็เพียงพอแล้ว พฤติกรรมแม่เหล็กที่ไม่เป็นเชิงเส้นจะถูกจับโดยใช้แบบจำลองมาโครสโคปิกแบบคลาสสิก เช่นแบบจำลอง Preisach ^{[ 19 ]}และแบบจำลอง Jiles-Atherton ^{[ 20 ]}สำหรับการจับพฤติกรรมแม่เหล็กเชิงกล Armstrong ^{[ 21 ]}ได้เสนอแนวทาง "ค่าเฉลี่ยพลังงาน" เมื่อไม่นานมานี้ Wahi et al. ^{[ 22 ]}ได้เสนอ แบบจำลอง เชิงโครงสร้าง ที่มีประสิทธิภาพในการคำนวณ โดยที่พฤติกรรมเชิงโครงสร้างถูกจับโดยใช้แผนการ "ทำให้เป็นเชิงเส้นเฉพาะที่"

• ระบบตรวจสอบสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ – การใช้หลักการแมกนีโตสตริกชันในการตรวจจับการขโมยสินค้าในร้านค้า
• สายหน่วงเวลาแบบแมกนีโตสตริกทีฟ - รูปแบบแรกเริ่มของหน่วยความจำคอมพิวเตอร์
• ลำโพงและหูฟังแบบแมกนีโตสตริกทีฟ

• เสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนทางเสียงที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
  • เช่นหลอดรังสีแคโทด § เสียงรบกวนความถี่สูง
• ผลกระทบแมกนีโตสตริกทีฟผกผัน
• ปรากฏการณ์วีเดมันน์ – แรงบิดที่เกิดจากปรากฏการณ์แมกนีโตสทริกชัน
• ผลกระทบทางแม่เหล็กเชิงกลสำหรับกลุ่มของผลกระทบที่คล้ายคลึงกัน
• ปรากฏการณ์แมกเนโตแคลอริก
• การหดตัวด้วยไฟฟ้า
• เพียโซอิเล็กทริก
• เพียโซแมกเนติซึม
• ซาวด์บัก
• FeONIC – ผู้พัฒนาผลิตภัณฑ์เครื่องเสียงที่ใช้หลักการแมกนีโตสตริกชัน
• เทอร์เฟนอล-ดี
• กัลเฟนอล

• แมกนีโตสตริกชัน
• "ปรากฏการณ์แมกนีโตสตริกชันและเสียงรบกวนในหม้อแปลง" (PDF)เก็บถาวรจากไฟล์ต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2549
• ลำโพงล่องหนจาก Feonic ที่ใช้เทคโนโลยีแมกนีโตสตริกชัน
• ผู้ผลิตโลหะผสมแมกนีโตสตริกทีฟ: REMA-CN เก็บถาวรเมื่อ 21 มีนาคม 2017 ที่Wayback Machine