علم المغناطيسات النيوديميومية: ما الذي يجعلها قوية جدا؟
مقدمة: تاريخ موجز لمغناطيسات NdFeB
في مجال المغناطيسية، مغناطيسات النيوديميوم بلا شك نجمة مشرقة. اكتشفوا لأول مرة في عام 1982، وكانت لديهم فرصة للحصول على موطئ قدم في السوق مع خصائصها المغناطيسية الاستثنائية، واليوم تعتبر مادة أساسية للأنشطة الصناعية الحديثة. من بين المواد المغناطيسية المبكرة التي تم اختراعها ، والتي تشمل الأنيكو والفيرريت ، مغناطيسات النيوديميوم هي أقوى ولها كثافة طاقة أكبر بكثير. هذا الاختراق الرائع لا يؤدي فقط إلى تقدم علم المواد المغناطيسية، بل يفتح أيضا إمكانيات غير مسبوقة من الابتكارات في العديد من المجالات.
تكوين المواد: القطع الأساسية للطاقة
المادة المضمنة هي السبب الرئيسي لماذا مغناطيسات النيوديميوم قادرة على توليد مثل هذه القوة المذهلة. في الغالب، تتكون من تركيب من النيوديميوم (Nd) ، الحديد (Fe) ، والبورون (B). المزيج الذكي لهذه العناصر الثلاثة ينتج عن المغناطيسات النيوديميوم ولها خصائص مغناطيسية رائعة أيضا، من أجل تحقيق أداء محسن بشكل خاص للمغناطيس، يزعم المصنعون إضافة كمية صغيرة من العناصر النادرة نسبيا التي لديها القدرة على القيام بذلك، على سبيل المثال، dysprosium (Dy) و terbium (Tb). هذه المواد المضافة ستسمح للمغناطيس بمقاومة درجات الحرارة العالية دون الانهيار وتسمح له أيضا بتحسين خصائصه المغناطيسية بشكل كبير.
كما يحمي المصنعون المغناطيس من التآكل والتنفس من خلال توفير طبقة على سطح المغناطيس على سبيل المثال النيكل ((Ni) أو الايبوكسي. وبالإضافة إلى زيادة عمر المغناطيس، فإن هذه الطلاءات تحسن أيضاً مظهر المغناطيس وكذلك وظيفته.
الهيكل الذري
سبب آخر للقوة المغناطيسية القوية التي تمتلكها مغناطيسات النيوديميوم هو بنيتها الذرية. للحصول على مغناطيس نيوديميوم أكثر فعالية وقوة ، يجب أن يكون لديه عدد كبير من الوحدات الفرعية المغناطيسية المعروفة باسم المجالات المغناطيسية. المواد المغناطيسية غير المعالجة، من ناحية أخرى، تبدو غير مغناطيسية لأن اتجاهات هذه المجالات عشوائية.
لتصنيع مغناطيس نيوديميوم، يتم توجيه المتوسط المسمار في اتجاه موحد بعد أن يتم إذابة مسحوقه، ويتم ترتيب ترتيبه من خلال خطوات بسيطة مثل التجمد والتصعيد تحت مجال مغناطيسي. بسبب الترتيب الفريد للمنتصف المسحوق ، فإن مغناطيس النيوديميوم يتطلب طاقة قليلة جدًا لإظهار قوة مغناطيسية قوية ، وهو عامل حاسم في تحديد مدى عمل مغناطيس النيوديميوم الصغير.
عملية المغناطيسية
مغناطيسات النيوديميوم لديها عملية إنتاج معقدة وحساسة جداً. للبدء، يتم خلط مسحوقات المواد الخام المكونة من النيوديميوم والحديد والبورون بشكل متساوٍ باستخدام تقنيات المعادن الغليظة ثم يتم تجميعها عند درجات حرارة عالية من أجل إنشاء مغناطيس كثيف. خلال هذه العملية، يبدأ تشكيل وتحقيق محاور المغناطيسية. ومع ذلك، من أجل زيادة محاذاة المجالات المغناطيسية إلى أقصى حد والخصائص المغناطيسية الأفضل في فئتها التي يمكن الحصول عليها، فإن المغناطيس المتحلل المتحلل يتطلب مجال مغناطيسي قوي لإكمال محاذاة المجالات المغناطيسية.
مع تحسن التكنولوجيا القائمة وراء عمليات التصنيع، تأتي أيضاً مجموعة أكبر من عمليات التصنيع المتقدمة مثل التشكيل بدون ضغط والطباعة ثلاثية الأبعاد. هذه العمليات لا تحسن فقط كفاءة إنتاج المغناطيسات وجودتها بل تسمح بتطوير تصاميم مغناطيسات أكثر تعقيداً وتفصيلاً.
تطبيقات مستمدة من قوتها
تستخدم مغناطيسات النيوديميوم في الغالب في المكونات الدقيقة في الإلكترونيات الاستهلاكية ومحركات الاهتزاز والمكبرات الصوتية في أجهزة مثل الهواتف الذكية والكراسي. مغناطيسات النيوديميوم تساعد أيضا على تعزيز المعدات التي تصبح رقيقة وأكثر تكثيفا، ولكن مغناطيسات النيوديميوم لديها أيضا موصلات الكابلات الفريدة التي هي مغناطيسات النيوديميوم لديها فرص لا نهاية لها في مختلف المجالات.
في المجال الصناعي، تستخدم مغناطيسات النيوديميوم لمحركات النيوديميوم، والتي هي موثوقة وكفؤة، وتوفير الطاقة، وعزم دوران عال، والتي هي جزء من الأنظمة الميكانيكية لخطوط الإنتاج الآلي والروبوتات. أيضا، في قطاع الطاقة المتجددة، المغناطيسات النيوديميوم تستخدم أيضا إلى حد كبير في توربينات الرياح القيادة المباشرة. لقد خلقت كفاءتهم واستقرارهم تأثيرات اقتصادية وبيئية كبيرة في قطاع طاقة الرياح.
