العلم وراء مغناطيس النيوديميوم: ما الذي يجعلها قوية جدا؟

مقدمة: تاريخ موجز لمغناطيس NdFeB

في مجال المغناطيسية ، مغناطيس النيوديميوم هو بلا شك نجم ساطع. تم اكتشافها لأول مرة في عام 1982 ، وأتيحت لهم الفرصة للحصول على موطئ قدم في السوق بصفاتهم المغناطيسية الاستثنائية واليوم يعتبرون مادة أساسية للأنشطة الصناعية الحديثة. من بين المواد المغناطيسية التي تم اختراعها في وقت مبكر ، والتي تشمل النيكو والفريت ، فإن مغناطيس النيوديميوم أكثر قوة وله كثافة طاقة أكبر بكثير. لا يؤدي هذا الاختراق الدراماتيكي إلى تقدم علم المواد المغناطيسية فحسب ، بل يفتح أيضا إمكانيات غير مسبوقة للابتكارات في العديد من المجالات.

تكوين المواد: اللبنات الأساسية للقوة

المحتوى المادي هو في المقام الأول السبب في قدرة مغناطيس النيوديميوم على توليد مثل هذه القوة المذهلة. في الغالب ، تتكون من تركيبة من النيوديميوم (Nd) والحديد (Fe) والبورون (B). ينتج عن المزيج الذكي من هذه العناصر الثلاثة شكلمغناطيس النيوديميوملها خصائص مغناطيسية رائعة. أيضا ، من أجل تحقيق أداء محسن بشكل خاص للمغناطيس ، يدعي المصنعون أنهم يضيفون كمية صغيرة من العناصر النادرة نسبيا التي لديها القدرة على القيام بذلك ، على سبيل المثال ، dysprosium (Dy) والتيربيوم (Tb). ستمكن هذه الإضافات المغناطيس من تحمل درجات الحرارة العالية دون الانهيار وتسمح له أيضا بتحسين خصائصه المغناطيسية بشكل كبير.

يحمي المصنعون أيضا المغناطيس من التآكل والنفاذية من خلال توفير طلاء على سطح المغناطيس ، على سبيل المثال النيكل (Ni) أو الإيبوكسي. بصرف النظر عن زيادة العمر المتوقع للمغناطيس ، تعمل هذه الطلاءات أيضا على تحسين مظهر المغناطيس بالإضافة إلى وظائفه.

التركيب الذري

سبب آخر للقوة المغناطيسية القوية التي تمتلكها مغناطيس النيوديميوم هو تركيبها الذري. للحصول على مغناطيس نيوديميوم أكثر فعالية وأقوى ، يجب أن يحتوي على عدد كبير من الوحدات الفرعية المغناطيسية التي تعرف باسم المجالات المغناطيسية. من ناحية أخرى ، تبدو المواد المغناطيسية غير المعالجة غير مغناطيسية لأن اتجاهات هذه المجالات عشوائية.

لتصنيع مغناطيس النيوديميوم ، يتم توجيه الوسط الجيبي في اتجاه موحد بعد ذوبانه ، ويتم ترتيب ترتيبه من خلال خطوات بسيطة مثل التلبيد والمحاذاة تحت مجال مغناطيسي. نظرا للترتيب الفريد لمتوسط المسحوق ، يتطلب مغناطيس النيوديميوم القليل جدا من الطاقة لإظهار قوة مغناطيسية قوية ، وهو عامل حاسم في تحديد مدى جودة عمل مغناطيس النيوديميوم الصغير.

عملية المغنطة

مغناطيس النيوديميوم له إجراء إنتاج معقد وحساس للغاية. للبدء ، يتم خلط مساحيق المواد الخام المكونة من النيوديميوم والحديد والبورون بشكل موحد باستخدام تقنيات تعدين المساحيق ثم تلبيسها في درجات حرارة عالية من أجل إنشاء مغناطيس كثيف. خلال هذه العملية ، يبدأ تكوين ومحاذاة المجالات المغناطيسية. ومع ذلك ، من أجل تعظيم محاذاة المجالات المغناطيسية وأفضل خاصية مغناطيسية في فئتها ، يجب الحصول عليها ، يتطلب المغناطيس الملبد المحاذي مجالا ممغنطا قويا لإكمال محاذاة المجالات المغناطيسية.

مع تحسن التكنولوجيا الحالية وراء عمليات التصنيع ، تأتي أيضا مجموعة أكبر من عمليات التصنيع المتقدمة مثل القولبة بدون ضغط والطباعة ثلاثية الأبعاد. لا تعمل هذه العمليات على تحسين كفاءة الإنتاج وجودة المغناطيس فحسب ، بل تسمح بتطوير تصميمات أكثر تعقيدا وتفصيلا للمغناطيس.

التطبيقات المستمدة من قوتها

كثيرا ما تستخدم مغناطيس النيوديميوم في المكونات الدقيقة في الإلكترونيات الاستهلاكية ومحركات الاهتزاز ومكبرات الصوت في أجهزة مثل الهواتف الذكية وسماعات الرأس. تساعد مغناطيس النيوديميوم أيضا في تعزيز المعدات التي تصبح أرق وأكثر إحكاما ، ولكن مغناطيس النيوديميوم يحتوي أيضا على موصلات الكابلات الفريدة الخاصة بها والتي هي مغناطيس نيوديميوم لديها فرص لا حصر لها في مختلف المجالات.

في المجال الصناعي ، يتم استخدام مغناطيس النيوديميوم لمحركات النيوديميوم ، وهي موثوقة وفعالة وموفرة للطاقة وعزم دوران عال ، والتي تعد جزءا من الأنظمة الميكانيكية لخطوط الإنتاج الآلي والروبوتات. أيضا ، في قطاع الطاقة المتجددة ، تستخدم مغناطيس النيوديميوم أيضا إلى حد كبير في توربينات الرياح ذات الدفع المباشر. أحدثت كفاءتها واستقرارها آثارا اقتصادية وبيئية كبيرة في قطاع طاقة الرياح.