برخی از اطلاعات دربارهٔ مگلوو که شاید به شما علاقه‌مند باشید

از زمان سفر به محل کارتان ناراحت هستید؟ اگرچه می توانیم با سوار شدن به مترو، رانندگی و پرواز به مقصد شما برسیم، اما هنوز احساس می کنیم که زمان زیادی طول می کشد. با این حال، تکنولوژی ای وجود دارد که می تواند یک جهش کیفی در زمان رفت و آمد ما ایجاد کند، و آن ارتفاع مغناطیسی است. شاید فکر کنید که ارتفاع مغناطیسی فقط در فیلم ها یا درام های تلویزیونی وجود دارد. اما در جولای 2023! سوکبه لی (이석배) ، جی هون کیم (김지훈) و دیگران از موسسه علوم و فناوری کره ابتدا یک تیم را برای مطالعه این ماده تشکیل دادند. آپاتیت سرب خالص یک عایق است، اما بر اساس Sukbae Lee و دیگران، آپاتیت سرب مس که LK-99 را تشکیل می دهد یک ابررساننده یا فلز در دمای بالاتر است. اگرچه هیچ ماده ای که در دمای اتاقی و در فشار طبیعی ابررسان باشد وجود ندارد، اما این موضوع امید را نیز به ما می دهد! بذار ببینیم این LK-99 جادویی چطور روی آهنربا کار میکنه

                     

 

مطمئن هستم که شما نیز دیده‌اید که وقتی مغناطیس به ماده از زیر نزدیک می‌شود، ماده به دلیل ردیابی بلند می‌شود. پس از تغییر قطب‌های مغناطیسی، ماده هنوز به دلیل ردیابی بلند می‌شود وقتی به ماده نزدیک می‌شود.

 

این «نقطه سیاه کوچک» هنگامی که مغناطیس NdFeB نزدیک می‌شود یا دور می‌شود، مداوماً بالا می‌آید یا می‌افتد. هر دو قطب S و N موثر هستند، یعنی ردیابی با قطب مغناطیسی ارتباطی ندارد و ضد مغناطیسی را نشان می‌دهد.

 

بیایید درباره اینکه آیا LK-99 واقعاً فراهنگی است صحبت نکنیم. مغناطیس دائمی NdFeB می‌تواند آن را شناور کند.

 

در مورد آهنرباهای دائمی NdFeB صحبت می کنیم، باید درباره مدل Tesla S صحبت کنیم.

 

الون ماسک به حدی دارای جرات است که وقتی تسلا اولین رویداد معرفی سدان خود، مدل S، را برگزار کرد، حتی آن را ساخته نبودند. چارچوب این ماشین بر پایهٔ مرسدس-بنز CLS بود و تکه‌های بدنهٔ آلومینیومی و کاپوت موتور با مغناطیس‌های نئودیمیوم آهن بور در هم چسبیده بودند.

وقتی تسلا دو مدل اولین خودروی کامل خود را ساخت، از موتورهای القایی برای تأمین قدرت استفاده کرد. این موتورها بر پایهٔ طراحی اصلی موتور نیکولا تسلا بود که طراحی برجسته‌ای بود که تقریباً صد سال پیش از اختراع مغناطیس‌های زمین نادر انجام شده بود.

 

موتورهای القایی مغناطیس خود را تولید می‌کنند و از طریق برق روتر را حرکت می‌دهند و بدون هیچ نوع مغناطیس دائم عمل می‌کنند.

 

طراحی موتور القایی خوب است، اما تسلا در سال ۲۰۱۷ برای مدل ۳ به موتورهای مغناطیس دائم تغییر داد و دلیل خوبی برای این کار داشت: مدل ۳ خودروی کوچک‌تری است و نیاز به موتوری کوچک‌تر دارد، اما همچنان قدرت کافی دارد.

 

پس، شروع با مدل 3، تسلا از موتورهای نئودیمیوم آهن بور استفاده کرد زیرا این موتورها فضای کمتری برای خود می‌گیرند، سبک‌تر هستند و می‌توانند نیروی بیشتری تولید کنند.

 

استفاده از مغناطیس در خودروها: مانند سیستم‌های کlimaت, سیستم‌های ترمز, موتورهای پیشرانه, پمپ‌های روغن و غیره.

در واقع، علاوه بر استفاده در خودروها، مغناطیس‌ها به طور گسترده در بلندگوی گوشی‌های همراه، گوشی‌ها، موتورهای ارتعاشی، مغناطیس‌های الکتریکی، دیچ‌های مو، بادبزن‌ها، یخچال‌ها، ماشین‌های لباسشویی و غیره استفاده می‌شوند.

（نسبت استفاده از مغناطیس）

پس، علاوه بر مغناطیس‌های دائمی مثل NdFeB، سه نوع اصلی دیگر مغناطیس چیست؟ فرآیند تولید چیست؟

 

بریم یک نگاه دقیق‌تر بیندازیم!

 

ابتدا بیایید حاصل ضرب انرژی مغناطیسی حداکثر مغناطیس‌ها را درک کنیم

 

در حال حاضر، سه نوع مغناطیس وجود دارد : مغناطیس‌های دائمی، مغناطیس‌های موقت و مغناطیس‌های الکتریکی.

مغناطیس‌های دائم میدان مغناطیسی تولید می‌کنند که حتی در حضور میدان مغناطیسی مخالف نیز حفظ می‌شود. موتورهای برقی که از مغناطیس‌های دائم استفاده می‌کنند، کارآمدتر از آنهایی هستند که از این نوع مغناطیس استفاده نمی‌کنند. در حال حاضر، تمام مغناطیس‌های قوی شناخته‌شده شامل عناصر زمین‌های نادر هستند که به‌عنوان مولفه‌های کلیدی برای خودروهای الکتریکی و توربین‌های بادی عمل می‌کنند. عناصری مانند نئودیم و توریوم به دلیل تقاضای روزافزون و تأمین محدود، به مواد کلیدی تبدیل شده‌اند.

 

مغناطیس‌های دائم به این خصوص منحصربه‌فرد هستند که یکبار تولید شده، شار مغناطیسی را بدون ورود انرژی فراهم می‌کنند، که منجر به هزینه‌های عملیاتی صفر می‌شود. در مقابل، مغناطیس‌های الکترومغناطیسی نیاز به جریان پیوسته‌ای برای تولید میدان مغناطیسی دارند.

 

یک ویژگی مهم مغناطیس‌های دائمی این است که حتی در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی مخالف، میدان مغناطیسی خود را حفظ می‌کنند. با این حال، اگر قدرت میدان مغناطیسی مخالف به اندازه کافی زیاد باشد، هسته‌های مغناطیسی داخلی مغناطیس دائمی با میدان مغناطیسی مخالف هم‌چین شده و منجر به دی‌مغناطیس‌شدن می‌شوند.

 

مغناطیس‌های دائمی به طور اساسی به عنوان دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی عمل می‌کنند. انرژی در طی فرآیند مغناطیس‌شدن اولیه تزریق می‌شود و اگر به درستی تولید و مدیریت شوند، برای همیشه در مغناطیس باقی می‌ماند. برخلاف باتری، انرژی موجود در مغناطیس هرگز نفیس نمی‌شود و همیشه آماده استفاده است. این زیرا مغناطیس‌ها هیچ اثر خالصی روی محیط اطراف خود ندارند. بلکه آن‌ها از انرژی خود برای جذب یا دفع اشیاء مغناطیسی دیگر استفاده می‌کنند و کمک می‌کنند تا تبدیل بین انرژی الکتریکی و مکانیکی انجام شود.

 

انرژی میدان مغناطیسی متناسب با حاصلضرب B و H است. وقتی حاصلضرب BH حداکثر مقدار خود را داشته باشد (که با (BH)max نشان داده می‌شود) , حداقل حجم مغناطیس مورد نیاز برای تولید یک میدان مغناطیسی مشخص در فاصله مشخصی است. هرچه (BH)max بیشتر باشد، حجم مغناطیس مورد نیاز برای تولید چگالی شار مشخص کمتر خواهد بود. (BH)max می‌تواند به عنوان انرژی مغناطیسی ثابت در واحد حجم مواد مغناطیسی در نظر گرفته شود. BH به واحدهای مگا-گاوس ارستید (MGOe) یا kJ/mXNUMX اندازه‌گیری می‌شود.

 

در صنعت مغناطیس دائم، حاصل ضرب انرژی مغناطیسی ماکسیمم نمایانگر 密度 انرژی مغناطیسی مغناطیس دائمی است و پارامتر رایج‌ترین برای مشخص کردن عملکرد مغناطیس‌های دائمی است.

 

طبقه‌بندی مغناطیس‌های دائم

مغناطیس‌های دائم به چهار نوع تقسیم می‌شوند: نئودیمیوم آهن بور (NdFeB) , ساماریوم کوبالت (SmCo) ,آلومینیوم نیکل کوبالت (AlNiCo) ، و مغناطیس سرامیک یا فریت .

 

با مغناطیس‌های اقتصادی‌ترین شروع می‌کنیم: مغناطیس‌های نئودیمیوم آهن بور

 

 

مغناطیس‌های نئودیمیوم (NdFeB) یکی از پراستفاده‌ترین مواد مغناطیس دائمی در کاربردهای تجاری هستند و به دلیل حاصل ضرب انرژی مغناطیسی بالا شناخته می‌شوند و قوی مغناطیس.

 

مغناطیس‌های نئودیمیوم قوی‌ترین و پرتوان‌ترین و جدال‌برانگیزترین مغناطیس‌ها هستند. آنها به دسته مغناطیس‌های زمین نادر تعلق دارند چون از عناصر نئودیم، آهن و بورون تشکیل شده‌اند.

 

به دلیل وجود آهن، مغناطیس‌های نئودیمیوم-آهن-بورون به راحتی اکسیده می‌شوند و مقاومت کمی در برابر فرسایش دارند و اغلب نیاز به پوشش‌هایی مثل کلادینگ نیکل، پوشش اپوکسی یا پوشش روی دارند.

 

با این حال، آنها محصولاتی با چگالی انرژی بالا (تا 55 MGOe ) با استحکام بالا هستند و از آنها استفاده کردن می‌تواند سخت‌افزارهای کوچک‌تر، موتورها و تجهیزات صوتی را ممکن سازد.

 

دامنه دما برای کارکرد مغناطیس‌های نئودیمیوم بین 80°C تا 200°C است. با این حال، مواد نئودیمیوم با کیفیت بالا که می‌توانند در دماهای بالاتر از 120°C عمل کنند می‌توانند بسیار گران شوند.

 

در نظر گرفتن بهره‌وری هزینه، مغناطیس‌های نئودیمیوم حتماً اولین انتخاب هستند.

 

شاید فکر می‌کنید که دمای کار مغناطیس من بیش از 200°C خواهد بود، پس آیا استفاده از مغناطیس در این محیط غیرممکن است؟ این مشکل ممکن است توسط مغناطیس‌های کوبالت بهداشتی حل شود.

 

 

سالمیوم کوبالت (SmCo) یک مادهٔ مغناطیسی دائمی پremium است که اصلًا از کوبالت و ساماریوم ساخته شده، که آن را به دوستیِ گران‌قیمت‌ترین مادهٔ مغناطیسی تبدیل می‌کند. علت اصلی هزینهٔ بالای آن، محتوای قابل توجه کوبالت و ضعف آلیاژ ساماریوم در برابر شکستگی است.

 

این مغناطیس‌های دائمی مقاومت زیادی نسبت به فرسودگی دارند و می‌توانند دماهای تا 350°C را تحمل کنند، و گاهی حتی تا 500 درجه سلسیوس. این مقاومت نسبت به دما به آنها برتری منحصربه‌فردی نسبت به سایر انواع مغناطیس‌های دائمی می‌دهد که به گرما تحمل کمتری دارند. مشابه مغناطیس‌های نئودیمیوم، مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت نیز نیاز به پوشش‌هایی برای جلوگیری از فرسودگی دارند.

 

اما نکته ضعف این نوع مغناطیس، قدرت مکانیکی پایین آن است. مغناطیس‌های سالمیوم کوبالت ممکن است به راحتی شکننده شوند و شکاف‌هایی در خود ایجاد کنند. با این حال، در مواقعی که مقاومت نسبت به دما و فرسودگی حائز اهمیت است، مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت شاید گزینهٔ مناسب‌تر باشند.

 

مغناطیس‌های نئودیمیوم در دماهای پایین‌تر عملکرد برجسته‌ای دارند، در حالی که مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت در دمای بالاتر عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند. مغناطیس‌های نئودیمیوم برای داشتن قدرت بیشترین مغناطیس دائمی در دمای اتاق و تا حدود ۱۸۰ درجه سلسیوس بر اساس مغناطیس باقیمانده (Br) شناخته می‌شوند. اما قدرت آنها با افزایش دما به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. هنگامی که دما به نزدیکی ۱۸۰ درجه سلسیوس می‌رسد، مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت شروع به پشتیزی مغناطیس‌های نئودیمیوم در عملکرد می‌کنند.

 

ساماریوم کوبالت به عنوان دومین مواد مغناطیسی قوی و دارای مقاومت برجسته‌ای علیه دیمagnetization شناخته شده است. این ماده معمولاً در صنعت فضایی و بخش‌های دیگری که اولویت می‌دهند به عملکرد نسبت به هزینه، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت که در دهه ۱۹۷۰ توسعه یافتند، نسبت به مغناطیس‌های سرامیک و آلومینیوم-نیکل-کوبالت قدرت مغناطیسی بیشتری دارند، اگرچه از لحاظ مغناطیس‌بودن با مغناطیس‌های نئودیمیوم فاصله دارند. این مغناطیس‌ها عمدتاً بر اساس سطح انرژی خود به دو گروه تقسیم می‌شوند. گروه اول که به نام Sm1Co5 (1-5) شناخته می‌شود، دامنه‌ای از محصول انرژی بین 15 تا 22 MGOe دارد. از طرف دیگر، گروه دوم، Sm2Co17 (2-17) دامنه‌ای از انرژی بین 22-32 MGOe .

 

را شامل می‌شود. هر دو نوع مغناطیس ساماریوم کوبالت و نئودیمیوم از فلزات پودری ساخته می‌شوند. آنها قبل از عبور از فرآیند سنتring، تحت تأثیر میدان مغناطیسی قوی فشرده می‌شوند.

 

مغناطیس‌های نئودیمیوم به عوامل محیطی بسیار حساس هستند، در حالی که مغناطیس‌های زمین نادر ساماریوم کوبالت مقاومت تباهیدگی بسیار خوبی نشان می‌دهند. مغناطیس‌های زمین نادر ساماریوم کوبالت می‌توانند دمای بالا را تحمل کنند بدون اینکه قدرت مغناطیسی خود را از دست بدهند، در حالی که استفاده از مغناطیس‌های نئودیمیوم بالاتر از دماهای اتاق با احتیاط بیشتری انجام پذیرد. مغناطیس‌های نئودیمیوم نسبت به مغناطیس‌های ساماریوم کوبالت قوی‌تر هستند و می‌توانند به راحتی ماشین‌کاری شده و در مونتاژ‌های مغناطیسی جای گرفته و استفاده شوند. هر دو ماده نیازمند استفاده از ابزارهای الماسی، EDM یا صاف کاری در فرآیند ماشین‌کاری هستند.

حالا بیایید درباره مغناطیس‌های آلنیکو یاد بگیریم

 

مغناطیس‌های آلومینیوم نیکل کوبالت (آلنیکو) مواد مغناطیسی دائمی سنتیی هستند که اصلًا از آلومینیوم، نیکل و کوبالت تشکیل شده‌اند. آنها یکی از قدیمی‌ترین مغناطیس‌های دائمی تجاری مدرن هستند که توسط ت. میشیما در اوایل قرن بیستم در ژاپن اختراع شد.

 

با توجه به برجایی قابل توجه آنها، سختی نسبتاً متوسط آنها منجر به کاهش محصول انرژی مغناطیسی (BH)max در مقایسه با نوع‌های دیگر مغناطیس می‌شود. آلنیکو جوش‌زده توانایی تولید اشکال پیچیده را دارد، در حالی که آلنیکو فشرده خواص مغناطیسی کمی ضعیف‌تری نشان می‌دهد اما خواص مکانیکی بهتری دارد به علت ساختار ذره‌ای ریزشونده، که منجر به توزیع یکنواخت فلکس و قدرت مکانیکی بالاتر می‌شود.

 

فرآیند فشرده‌سازی آلنیکو شامل ذوب القایی، شکستن به ذرات ریز، فشرده‌سازی، سintering، آزمایش، پوشش‌دهی و مغناطیس‌کردن است. روش‌های مختلف تولید بر خواص مغناطیس تأثیر می‌گذارند، به طوری که فشرده‌سازی ویژگی‌های مکانیکی را افزایش می‌دهد و جوش‌زدن چگالی انرژی را بالا می‌برد.

 

مغناطیس‌های آلنیکو فشرده در دسته‌بندی‌هایی از 1.5 تا 5.25 MGOe , در حالی که مغناطیس‌های جوش‌زده در دسته‌بندی‌هایی از 5.0 تا 9.0 MGOe قرار دارند. مغناطیس‌های آلنیکو آنیزوتروپیک گزینه‌های جهت مغناطیس‌پذیری سفارشی ارائه می‌دهند که انعطاف‌پذیری ارزشمندی فراهم می‌کند.

آلیاژهای آلویوم نیکل کوبالت دمای عملیاتی حداکثر بالا و مقاومت بی‌نظیر ضد خوردگی نشان می‌دهند. برخی از درجه‌های آلویوم نیکل کوبالت می‌توانند در دماهای بیشتر از 500°C. این مغناطیس‌ها به طور گسترده در میکروفن‌ها، بلندگوها، جمع‌کننده‌های گیتار برقی، موتورها، لوله‌های موج سفری، حسگرهای هال و انواع کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند.

 

در نهایت، اجازه دهید مغناطیس با بیشترین مزیت قیمت را درک کنیم، که مغناطیس فرایت است.

مغناطیس‌های فریتی که به آنها مغناطیس‌های سرامیکی هم می‌گویند، از اکسید آهن سintered شده به همراه موادی مانند کربنات باrium یا کربنات استرنتium تشکیل شده‌اند. این مغناطیس‌ها به دلیل قیمت مناسب، مقاومت مؤثر ضد خوردگی و توانایی حفظ ثبات در دماهای بالا تا 250°C.

 

با این حال، ویژگی‌های مغناطیسی آنها قوی‌تر از مغناطیس‌های NdFeB نیست اما ارزان‌قیمت بودن مغناطیس‌های فریتی آنها را برای تولید بزرگ‌مقیاس مناسب می‌کند. این مزیت قیمتی از استفاده از مواد ارزان قیمت و در دسترس که غیر استراتژیک هستند، ناشی می‌شود.

 

 

مغناطیس‌های سرامیک می‌توانند ایزوتروپ باشند که ویژگی‌های مغناطیسی یکنواخت در تمام جهات را نشان می‌دهند، یا آنیزوتروپ که قطبش مغناطیسی آنها در هماهنگی با جهت تنش نمایش داده می‌شود. قوی‌ترین مغناطیس‌های سرامیک می‌توانند انرژی مغناطیسی به میزان 3.8 MGOe را داشته باشند، که آنها را ضعیف‌ترین نوع مغناطیس دائمی می‌کند. با وجود ویژگی‌های مغناطیسی متوسط، آنها مقاومت بیشتری نسبت به دیمگناطیس شدن نسبت به سایر انواع مغناطیس دارند.

 

مغناطیس‌های سرامیک دارای انرژی مغناطیسی پایین هستند و مقاومت عالی در برابر خوردگی دارند، معمولاً به همراه قطعات فولاد کربنی کم‌کربن استفاده می‌شوند و مناسب برای استفاده در محیط‌های دمای متوسط هستند.

 

فرآیند تولید مغناطیس‌های سرامیک شامل فشرده‌سازی و سintering می‌شود، و به دلیل طبیعت شکننده آنها، استفاده از چرخ‌های صقل الماسی توصیه می‌شود.

 

در کل، مغناطیس‌های سرامیک تعادلی بین قدرت مغناطیسی و بهره‌وری هزینه ارائه می‌دهند، با این حال، ضعف شکننده‌شان توسط مقاومت عالی ضد خوردگی جبران می‌شود. آنها پایدار هستند، مقاوم در برابر دماغت شدن و گزینه‌ای اقتصادی برای انواع کاربردها مثل بازی‌ها، صنایع دستی و موتورها هستند.

 

مغناطیس‌های زمین نادر به طور قابل توجهی معیارهای وزن یا اندازه را بهبود می‌بخشند، در حالی که فریت‌ها برای کاربردهایی که نیازمند 密度 انرژی بالا نیستند، مانند پنجره‌های الکتریکی، صندلی‌ها، سوئیچ‌ها، بادباف‌ها، فن‌ها در ابزارهای برقی، برخی ابزارهای برقی و تجهیزات صوتی، ترجیح داده می‌شوند.