علم و علم مغناطیس های نئودیمیوم: چه چیزی آنها را قدرتمند می کند؟

مقدمه: تاریخچه کوتاه آهنرباهای NdFeB

در زمینه مغناطيس، آهنربا هاي نئوديم بدون شک ستاره اي درخشان هستند. اولین بار در سال 1982 کشف شدند، آنها شانس پیدا کردن یک پای در بازار با ویژگی های مغناطیسی استثنایی خود را داشتند و امروز آنها یک ماده ضروری برای فعالیت های صنعتی مدرن در نظر گرفته می شوند. در میان مواد مغناطیسی اولیه اختراع شده، که شامل آلنیکو و فرایت می شود، آهنرباهای نئودیمیوم قدرتمندتر و دارای تراکم انرژی بسیار بیشتر هستند. چنین پیشرفت چشمگیری نه تنها به پیشرفت علم مواد مغناطیسی منجر می شود، بلکه امکان های بی سابقه ای از نوآوری در بسیاری از زمینه ها را نیز باز می کند.

ترکیب مواد: سنگ های ساختمانی قدرت

مواد موجود در آن به طور عمده دلیل این است که چرا آهنرباهای نئودیمیوم قادر به تولید چنین نیروی شگفت انگیزی هستند. بیشتر آنها از ترکیب نئودیمیوم (Nd) ، آهن (Fe) و بور (B) تشکیل شده اند. ترکیب خیلی هوشمندانه این سه عنصر به شکل مغناطیس های نئودیمیوم که خواص مغناطیسی فوق العاده ای دارند. همچنین، برای دستیابی به عملکردی بهتر از آهنربا، تولید کنندگان ادعا می کنند که مقدار کمی از عناصر نسبتا نادر که توانایی انجام این کار را دارند، به عنوان مثال، دیسپروسیوم (Dy) و تربیوم (Tb) را اضافه می کنند. این گونه افزودنی ها باعث می شود که آهنربا بدون فروپاشی در دمای بالا مقاومت کند و همچنین به آن امکان می دهد که خواص مغناطیسی خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

تولید کنندگان همچنین از آهنربا در برابر خوردگی و نفوذ با ارائه پوشش بر روی سطح آهنربا به عنوان مثال نیکل ((Ni) یا اپوکسی محافظت می کنند. این پوشش ها علاوه بر افزایش عمر امید به زندگی آهنربا، ظاهر و عملکرد آن را نیز بهبود می بخشند.

ساختار اتمی

دلیل دیگر نیروی مغناطیسی قوی که آهنرباهای نئودیمیوم دارند ساختار اتمی آنها است. برای یک آهنربا نیودیمیوم موثرتر و قوی تر، باید تعداد زیادی از زیر واحدهای مغناطیسی داشته باشد که به عنوان دامنه های مغناطیسی شناخته می شوند. از سوی دیگر مواد مغناطیسی بدون درمان، غیر مغناطیسی به نظر می رسند زیرا جهت این دامنه ها تصادفی است.

برای تولید یک آهنربا نئودیمیوم، میانگین سینوس تیز شده پس از ذوب شدن پودر به یک جهت یکنواخت هدایت می شود و ترتیب آن از طریق مراحل ساده مانند سینتر کردن و تراز شدن تحت یک میدان مغناطیسی تنظیم می شود. به دلیل ترتیب منحصر به فرد متوسط پودری، یک آهنربا نئودیمیوم برای نشان دادن یک نیروی مغناطیسی قوی به قدرت بسیار کمی نیاز دارد، که یک عامل حیاتی در تصمیم گیری در مورد عملکرد یک آهنربا کوچک نئودیمیوم است.

فرآیند مغناطیس

آهنرباهاى نئوديميم داراي روش توليد بسيار پيچيده و حساس هستند. برای شروع، پودرهای مواد اولیه متشکل از نئودیمیوم، آهن و بور با استفاده از تکنیک های فلزات سازی پودر به طور یکنواخت مخلوط می شوند و سپس در دمای بالا سینتر می شوند تا یک آهنربا متراکم ایجاد شود. در طول این فرآیند، تشکیل و تراز دامنه های مغناطیسی آغاز می شود. با این حال، برای به حداکثر رساندن تراز دامنه های مغناطیسی و بهترین در کلاس خاصیت مغناطیسی به دست آمده است که آهنربا سینتر شده تراز شده نیاز به یک میدان مغناطیسی قوی برای تکمیل تراز دامنه های مغناطیسی دارد.

با پیشرفت تکنولوژی موجود در پشت فرآیند تولید، همچنین انواع بیشتری از فرآیندهای پیشرفته تولید مانند قالب بندی بدون فشار و چاپ سه بعدی نیز وجود دارد. این فرآیندها نه تنها کارایی تولید و کیفیت آهنربا را افزایش می دهند بلکه اجازه می دهند طراحی پیچیده تر و دقیق تر آهنربا توسعه یابد.

کاربردها به دلیل قدرت آن ها

آهنرباهای نئودیمیوم اغلب در میکرو اجزای الکترونیک مصرفی، موتورهای ارتعاش و بلندگوها در دستگاه هایی مانند تلفن های هوشمند و هدفون استفاده می شوند. آهنرباهای نئودیمیوم همچنین به بهبود تجهیزات کمک می کنند که نازک تر و جمع تر می شوند، اما آهنرباهای نئودیمیوم همچنین دارای اتصال کابل های منحصر به فرد خود هستند که آهنرباهای نئودیمیوم فرصت های بی پایان در زمینه های مختلف دارند.

در حوزه صنعتی، آهنرباهای نئودیمیوم برای موتورهای نئودیمیوم استفاده می شوند که قابل اعتماد، کارآمد، صرفه جویی در انرژی، گشتاور بالا هستند و بخشی از سیستم های مکانیکی خطوط تولید خودکار و روبات ها هستند. همچنین در بخش انرژی های تجدید پذیر، آهنرباهای نئودیمیوم نیز به طور گسترده ای در توربین های بادی مستقیم استفاده می شوند. بهره وری و ثبات آنها اثرات اقتصادی و زیست محیطی زیادی در بخش انرژی بادی ایجاد کرده است.