Znanost iza neodimijumskih magneta: što ih čini tako moćnima?

Uvod: Kratka povijest NdFeB magneta

U području magnetizma, neodimijski magneti nesumnjivo su sjajna zvijezda. Prvi put otkriveni davne 1982. godine, imali su priliku učvrstiti se na tržištu svojim iznimnim magnetskim svojstvima, a danas se smatraju bitnim materijalom za moderne industrijske aktivnosti. Među ranim izumljenim magnetskim materijalima, koji uključuju Alnico i ferit, neodimijski magneti su snažniji i imaju mnogo veću gustoću energije. Takav dramatičan proboj dovodi ne samo do napretka znanosti o magnetskim materijalima, već otvara i neviđene mogućnosti inovacija u mnogim područjima.

Sastav materijala: građevni blokovi moći

Sadržaj materijala prvenstveno je razlog zašto neodimijski magneti mogu generirati tako zapanjujuću silu. Uglavnom se sastoje od sastava neodimija (Nd), željeza (Fe) i bora (B). Tako pametna mješavina ova tri elementa rezultira u oblikuneodimijski magnetis veličanstvenim magnetskim svojstvima. Također, kako bi se postigle posebno poboljšane performanse magneta, proizvođači tvrde da dodaju malu količinu relativno rijetkih elemenata koji imaju sposobnost za to, na primjer, disprozij (Dy) i terbij (Tb). Takvi aditivi omogućit će magnetu da izdrži visoke temperature bez urušavanja, a također će mu omogućiti da značajno poboljša svoja magnetska svojstva.

Proizvođači također štite magnet od korozije i propuštanja pružajući premaz na površini magneta, na primjer nikal(Ni) ili epoksid. Osim što povećavaju životni vijek magneta, ovi premazi također poboljšavaju izgled magneta kao i njegovu funkcionalnost.

Atomska struktura

Drugi razlog jake magnetske sile koju posjeduju neodimijski magneti je njihova atomska struktura. Za učinkovitiji i jači neodimijski magnet trebao bi imati velik broj magnetskih podjedinica koje su poznate kao magnetske domene. Neobrađeni magnetski materijali, s druge strane, izgledaju nemagnetski jer su smjerovi tih domena nasumični.

Za proizvodnju neodimijumskog magneta, sinusna sredina usmjerena je u ujednačenom smjeru nakon što se otopi prah, a njezin se redoslijed uređuje jednostavnim koracima kao što su sinteriranje i poravnavanje pod magnetskim poljem. Zbog jedinstvenog rasporeda praškaste sredine, neodimijski magnet zahtijeva vrlo malo snage da pokaže jaku magnetsku silu, što je ključni čimbenik u odlučivanju o tome koliko dobro radi mali neodimijski magnet.

Proces magnetizacije

Neodimijski magneti imaju vrlo zamršen i osjetljiv postupak proizvodnje. Za početak, sirovinski prah sastavljen od neodimija, željeza i bora ravnomjerno se miješa tehnikama metalurgije praha, a zatim sinterira na visokim temperaturama kako bi se stvorio gusti magnet. Tijekom ovog procesa započinje formiranje i poravnavanje magnetskih domena. Međutim, kako bi se maksimiziralo poravnanje magnetskih domena i najbolje magnetsko svojstvo u klasi koje treba dobiti, poravnati sinterirani magnet zahtijeva snažno magnetizirajuće polje za dovršetak poravnanja magnetskih domena.

Kako se postojeća tehnologija koja stoji iza proizvodnih procesa poboljšava, tako dolazi i sve veća raznolikost naprednih proizvodnih procesa kao što su oblikovanje bez pritiska i 3D ispis. Ovi procesi ne samo da povećavaju učinkovitost proizvodnje i kvalitetu magneta, već omogućuju razvoj složenijih i detaljnijih dizajna magneta.

Primjene proizašle iz njihove snage

Neodimijski magneti često se koriste u mikrokomponentama u potrošačkoj elektronici, vibracijskim motorima i zvučnicima u uređajima kao što su pametni telefoni i slušalice. Neodimijski magneti također pomažu u poboljšanju opreme koja postaje tanja i kompaktnija, ali neodimijski magneti također imaju svoje jedinstvene kabelske konektore koji su neodimijski magneti koji imaju beskrajne mogućnosti u raznim područjima.

U industrijskoj sferi neodimijski magneti koriste se za neodimijske motore, koji su pouzdani, učinkoviti, štede energiju, imaju veliki okretni moment i koji su dio mehaničkih sustava za automatizirane proizvodne linije i robote. Također, u sektoru obnovljivih izvora energije, neodimijski magneti također se u velikoj mjeri koriste u vjetroturbinama s izravnim pogonom. Njihova učinkovitost i stabilnost stvorili su velike ekonomske i ekološke utjecaje u sektoru energije vjetra.