A ciência por trás dos ímãs de neodímio: o que os torna tão poderosos?

Introdução: Breve história dos ímãs NdFeB

No campo do magnetismo, os ímãs de neodímio são, sem dúvida, uma estrela brilhante. Descobertas pela primeira vez em 1982, tiveram a oportunidade de se estabelecer no mercado com as suas qualidades magnéticas excepcionais e são hoje consideradas um material essencial para as actividades industriais modernas. Entre os primeiros materiais magnéticos inventados, que incluem o alnico e a ferrita, os ímãs de neodímio são mais poderosos e têm uma densidade de energia muito maior. Tal avanço dramático não só leva ao avanço da ciência dos materiais magnéticos, mas também abre possibilidades sem precedentes de inovações em muitos campos.

Composição dos materiais: os blocos de construção do poder

O teor de material é a principal razão pela qual os ímãs de neodímio são capazes de gerar tal força surpreendente. Em sua maioria, são compostos por uma composição de neodímio (Nd), ferro (Fe) e boro (B). A mistura tão inteligente destes três elementos resulta em forma de imãs de neodímio que têm propriedades magnéticas magníficas. Além disso, para obter um desempenho particularmente melhorado do ímã, os fabricantes afirmam adicionar uma pequena quantidade de elementos relativamente raros que têm a capacidade de fazer isso, por exemplo, disprósio (Dy) e térbio (Tb). Tais aditivos permitirão que o ímã resista a altas temperaturas sem colapso e também melhorem significativamente suas propriedades magnéticas.

Os fabricantes também protegem o ímã contra a corrosão e a permeação fornecendo um revestimento na superfície do ímã, por exemplo níquel ((Ni) ou epóxi. Além de aumentar a expectativa de vida do ímã, estes revestimentos também melhoram a aparência do ímã, bem como sua funcionalidade.

Estrutura Atómica

Outra razão para a forte força magnética que os ímãs de neodímio possuem é a sua estrutura atômica. Para um ímã de neodímio mais eficaz e forte, deve ter um grande número de subunidades magnéticas conhecidas como domínios magnéticos. Os materiais magnéticos não tratados, por outro lado, parecem não magnéticos, uma vez que as direções desses domínios são aleatórias.

Para fabricar um ímã de neodímio, a média sinusoidal afiada é direcionada em uma direção uniforme depois de ser derretida em pó, e sua ordem é organizada através de etapas simples, como sinterização e alinhamento sob um campo magnético. Devido à disposição única da média em pó, um ímã de neodímio requer muito pouca energia para mostrar uma forte força magnética, o que é um fator crucial para decidir o quão bem um pequeno ímã de neodímio funciona.

Processo de magnetização

Os ímãs de neodímio têm um processo de produção muito complexo e sensível. Para começar, os pós de matéria-prima compostos de neodímio, ferro e boro são misturados uniformemente usando técnicas de metalurgia de pó e, em seguida, sinterizados a altas temperaturas para criar um ímã denso. Durante este processo, começa a formação e alinhamento dos domínios magnéticos. No entanto, a fim de maximizar o alinhamento dos domínios magnéticos e a melhor propriedade magnética da classe a ser obtida, o ímã sinterizado alinhado requer um forte campo de magnetização para completar o alinhamento dos domínios magnéticos.

À medida que a tecnologia existente por trás dos processos de fabricação melhora, também vem uma maior variedade de processos avançados de fabricação, como moldagem sem pressão e impressão 3D. Estes processos não só aumentam a eficiência e a qualidade da produção de ímãs, mas também permitem desenvolver desenhos de ímãs mais complexos e detalhados.

Aplicações derivadas de sua força

Os ímãs de neodímio são frequentemente usados em micro-componentes em eletrônicos de consumo, motores de vibração e alto-falantes em dispositivos como smartphones e fones de ouvido. Os ímãs de neodímio também ajudam a melhorar o equipamento, que se torna mais fino e mais compacto, mas os ímãs de neodímio também têm seus conectores de cabo únicos que são ímãs de neodímio têm oportunidades infinitas em vários campos.

Na esfera industrial, os ímãs de neodímio são utilizados para motores de neodímio, que são fiáveis, eficientes, de poupança de energia, de alto binário e que fazem parte dos sistemas mecânicos de linhas de produção automatizadas e robôs. Além disso, no setor de energias renováveis, os ímãs de neodímio são também amplamente utilizados em turbinas eólicas de ação directa. A sua eficiência e estabilidade têm tido grandes impactos económicos e ambientais no sector da energia eólica.