Vitskapen bak neodymmagnetar: Kva gjer dei så mektige?

Innledning: Korte historie om NdFeB-magnetar

På magnetisk område er neodymmagnetar utan tvil ein skinnande stjerne. Dei blei oppdaga for første gong i 1982, og med sine uvanlege magnetiske egenskaper hadde dei sjansen til å få ein fotfeste på marknaden, og i dag er dei rekna som eit viktig materiale for moderne industriell aktivitet. Blant dei tidlege oppfinningane av magnetiske materiale, som inkluderer alnico og ferrit, er neodymmagnetar kraftigare og har mykje større energi tetthet. Slikt dramatisk gjennombrot fører ikkje berre til framgang i vitskapen om magnetiske materiale, men opnar òg føromdelege innovasjonsmuligheter på mange felt.

Materialsamansetjing: Byggesteinene til kraft

Materialet er hovudsakleg grunnen til at neodymmagnetar kan generera så fantastisk kraft. Dei er hovudsakleg samansett av neodym (Nd), jern (Fe) og bor (B). Denne strålande kombinasjonen av desse tre elementane dannar ein form for... neodymiummagneter med dei flotte magnetiske eigenskapane. For å oppnå særleg betre ytelse for magneten hevdar produsentar å legge til ei liten mengd av relativt sjeldne element som har evne til å gjera dette, til dømes dysprosium (Dy) og terbium (Tb). Slike tilsetningar vil gjera at magneten kan stå imot høge temperaturar utan å kollapsa og òg gjera det mogleg å forbetra sine magnetiske eigenskapar betydeleg.

Produsentar vernar òg magneten mot korrosion og permeasjon ved å gje eit belegg på overflaten av magneten, til dømes nikkel ((Ni) eller epoksid. Forutan å forby levetida til magneten, forbetrar desse lagringane òg utseendet og funksjonene til magneten.

Atomstruktur

Ei anna grunn til den sterke magnetkrafta som neodymmagnetar har er atomstrukturen deira. For ein meir effektiv og sterk neodymmagnet bør han ha eit stort tal magnetiske underenheter som er kjende som magnetiske domener. Dei ubehandla magnetiske materiala, derimot, ser ikkje magnetiske ut sidan retninga til desse domene er tilfeldige.

For å laga ein neodymmagnet, blir den sineusspissede middelpunkten rekt i ein einaste retning etter at den er smeltet til pulver, og ordninga er ordna gjennom enkle skritt som sintering og justering under eit magnetfelt. På grunn av den unike ordninga til pulverformde mellommåttet krev ein neodymmagnet svært lite kraft for å visa ein sterk magnetisk kraft, som er ein avgjørende faktor når det gjeld kor godt ein liten neodymmagnet fungerer.

Magnetiseringsprosess

Neodymmagnetar har ein svært komplisert og sensitiv produksjonsprosedyr. For å byrja med vert råvarepulver av neodym, jarn og bor uniformt blanda saman ved hjelp av pulvermetallurgisk teknikk og deretter sintert ved høge temperaturar for å skapa ein tett magnet. I løpet av denne prosessen byrjar danninga og justeringa av magnetiske domener. Men for å maksimera justeringa av magnetdomaina og den beste magnetegenskapen i klassen som skal oppnås, krev den justerte sinterte magneten eit sterkt magnetiserande felt for å fullføra justeringa av magnetdomaina.

Ettersom den eksisterande teknologien bak produksjonsprosesser forbedrar seg, kjem det òg eit større utvalg av avanserte produksjonsprosesser som trykkløyst støping og 3D-printing. Desse prosessane forbetrar ikkje berre produksjonsverknaden og kvaliteten på magnetar, men gjer det mogleg å utvikle meir kompliserte og detaljerte designs av magnetar.

Bruk av dei som er sterke

Neodymiummagnetar blir ofte brukt i mikrokomponentar i forbrukerelektronikk, vibrasjonsmotorar og høyttalere i apparater som smarttelefonar og hodetelefonar. Neodymmagnetar hjelper òg til med å forbetra utstyret som blir tynnare og meir kompakt, men neodymmagnetar har òg sine unike kabelkoblar som er neodymmagnetar har uendelege høve på ulike felt.

I industrien brukar ein neodymmagnet for neodymmotorar som er pålitelege, effektive, energibesparande, med høgt dreiemoment, og som er ein del av mekaniske system for automatiserte produksjonslinjer og robotar. I den fornybare energisektoren blir neodymmagnetar òg mykje brukt i vindturbinar med direkte driv. Effektiviteten og stabiliteten har skapt store økonomiske og miljømessige konsekvensar i vindkraft.