Věda za neodymovými magnety: Proč jsou tak výkonné?
Úvod: Stručná historie NdFeB magnetů
V oblasti magnetismu jsou neodymové magnety nepochybně zářící hvězdou. Poprvé byly objeveny již v roce 1982, měly šanci se prosadit na trhu díky svým výjimečným magnetickým vlastnostem a dnes jsou považovány za základní materiál pro moderní průmyslové aktivity. Mezi dříve vynalezené magnetické materiály, mezi které patří Alnico a ferit, jsou neodymové magnety výkonnější a mají mnohem větší hustotu energie. Tento dramatický průlom vede nejen k pokroku vědy o magnetických materiálech, ale také otevírá bezprecedentní možnosti inovací v mnoha oblastech.
Materiálové složení: stavební kameny moci
Obsah materiálu je především důvodem, proč jsou neodymové magnety schopny generovat tak úžasnou sílu. Většinou jsou tvořeny složením neodymu (Nd), železa (Fe) a boru (B). Ach-tak chytrá kombinace těchto tří prvků má za následekNeodymové magnetys nádhernými magnetickými vlastnostmi. Aby bylo dosaženo zvláště lepšího výkonu magnetu, výrobci také tvrdí, že přidávají malé množství relativně vzácných prvků, které mají schopnost to udělat, například dysprosium (Dy) a terbium (Tb). Takové přísady umožní magnetu odolávat vysokým teplotám, aniž by se zhroutil, a také mu umožní výrazně zlepšit jeho magnetické vlastnosti.
Výrobci také chrání magnet před korozí a permeací tím, že na povrch magnetu nanesou povlak, například niklem (Ni) nebo epoxidem. Kromě zvýšení životnosti magnetu tyto povlaky také zlepšují vzhled magnetu a jeho funkčnost.
Atomová struktura
Dalším důvodem silné magnetické síly, kterou mají neodymové magnety, je jejich atomová struktura. Pro účinnější a silnější neodymový magnet by měl mít vysoký počet magnetických podjednotek, které jsou známé jako magnetické domény. Na druhou stranu neošetřené magnetické materiály se zdají být nemagnetické, protože směry těchto domén jsou náhodné.
Pro výrobu neodymového magnetu je sinusový průměr po roztavení prášku směrován v jednotném směru a jeho pořadí je uspořádáno pomocí jednoduchých kroků, jako je slinování a vyrovnání pod magnetickým polem. Vzhledem k jedinečnému uspořádání práškového průměru vyžaduje neodymový magnet velmi malou energii, aby vykázal silnou magnetickou sílu, což je rozhodující faktor při rozhodování o tom, jak dobře malý neodymový magnet funguje.
Proces magnetizace
Neodymové magnety mají velmi složitý a citlivý výrobní postup. Pro začátek se prášky surovin složené z neodymu, železa a boru rovnoměrně smíchají pomocí technik práškové metalurgie a poté se slinují při vysokých teplotách, aby se vytvořil hustý magnet. Během tohoto procesu začíná vytváření a zarovnání magnetických domén. Aby se však maximalizovalo vyrovnání magnetických domén a dosáhlo se nejlepších magnetických vlastností ve své třídě, vyžaduje vyrovnaný slinutý magnet silné magnetizační pole, které dokončí vyrovnání magnetických domén.
Se zlepšováním stávající technologie výrobních procesů přichází také větší rozmanitost pokročilých výrobních procesů, jako je beztlakové lisování a 3D tisk. Tyto procesy nejen zvyšují efektivitu a kvalitu výroby magnetů, ale umožňují vývoj složitějších a detailnějších návrhů magnetů.
Aplikace odvozené od jejich síly
Neodymové magnety se často používají v mikrosoučástech ve spotřební elektronice, vibračních motorech a reproduktorech v zařízeních, jako jsou chytré telefony a sluchátka. Neodymové magnety také pomáhají vylepšit zařízení, které se stává tenčím a kompaktnějším, ale neodymové magnety mají také své jedinečné kabelové konektory, které jsou neodymovými magnety a mají nekonečné možnosti v různých oblastech.
V průmyslové sféře se neodymové magnety používají pro neodymové motory, které jsou spolehlivé, účinné, energeticky úsporné, mají vysoký točivý moment a které jsou součástí mechanických systémů pro automatizované výrobní linky a roboty. Také v sektoru obnovitelných zdrojů energie se neodymové magnety také ve velké míře používají ve větrných turbínách s přímým pohonem. Jejich účinnost a stabilita mají v sektoru větrné energetiky velké ekonomické a environmentální dopady.
