Simulação Micromagnética de Elementos Sensores Magnéticos Baseados no Efeito da Magnetoimpedância Gigante

Resumo

O trabalho em desenvolvimento consiste no estudo de elementos sensores magnéticos baseados no efeito da magnetoimpedância gigante (GMI – Giant Magnetoimpedance) que demonstrem alta sensibilidade, baixo custo para fabricação e que sejam compactos. O efeito GMI se caracteriza por significativas variações na impedância de materiais ferromagnéticos moles, quando expostos a variação de um campo magnético externo e submetidos a uma corrente elétrica alternada (Machado, 1999).  Devido à anisotropia ser uma característica presente em algumas substâncias ou ligas que as inclui, como o Permalloy (Ni80Fe20), haverá variação da resposta dependendo das direções usadas. Além disso, as formas geométricas dos sensores GMI demonstram diferentes sensibilidades como o meandro que apresenta sensores de alta sensibilidade e possuem dimensão de mm2 (Vilela, 2017) quando comparado a sensores que já se encontram em uso, como o SQUID (Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica) que exige líquido criogênico e aparato com alto custo atrelado para pleno funcionamento. Sensores magnéticos podem ser aplicados em detecção de falhas em dutos de transporte de petróleo por meio de campos magnéticos de fuga ou na área médica na detecção de enfermidades ou objetos metálicos perdidos dentro do corpo humano. Os estudos são possíveis por meio do uso de uma ferramenta computacional OOMMF (Object Oriented MicroMagnetic Framework) que possibilita estudar as dinâmicas da magnetização em função do tempo e assim plotar curvas de histerese para compreender o comportamento do elemento sensor a ser estudado. Além disso, é possível também obter os ângulos das magnetizações dos domínios magnéticos para compreender até que ponto um material e suas configurações são necessárias para a utilização como sensores (Da Silva, 2004). Os resultados obtidos até o momento demonstram que é possível controlar as repostas aos estímulos externos a campos magnéticos alterando a espessura, composição do material ou o número de voltas que esse material possui. Devido a isso, pode-se escolher um melhor arranjo de parâmetros geométricos e de composição para fabricação em laboratório de sensores GMI mais potentes.