Khoa học đằng sau nam châm neodymium: Điều gì làm cho chúng mạnh mẽ đến thế?
Giới thiệu: Lịch sử ngắn gọn của nam châm NdFeB
Trong lĩnh vực từ tính, nam châm neodymium chắc chắn là một ngôi sao sáng. Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1982, chúng đã có cơ hội để có được một chỗ đứng trên thị trường với tính chất từ tính đặc biệt của chúng và ngày nay chúng được coi là một vật liệu thiết yếu cho các hoạt động công nghiệp hiện đại. Trong số các vật liệu từ tính đầu tiên được phát minh, bao gồm Alnico và ferrite, nam châm neodymium mạnh hơn và có mật độ năng lượng cao hơn nhiều. Sự đột phá đáng kể như vậy không chỉ dẫn đến sự tiến bộ của khoa học về vật liệu từ tính, mà còn mở ra những khả năng đổi mới chưa từng có trong nhiều lĩnh vực.
Thành phần vật liệu: Các khối xây dựng của năng lượng
Hàm lượng vật liệu là lý do chính khiến nam châm neodymium có thể tạo ra lực đáng kinh ngạc như vậy. Hầu hết chúng được tạo thành từ một hợp chất neodymium (Nd), sắt (Fe) và boron (B). Sự kết hợp thông minh của ba nguyên tố này tạo ra hình thức nam châm neodymium có tính từ tính tuyệt vời. Ngoài ra, để đạt được hiệu suất đặc biệt cải thiện của nam châm, các nhà sản xuất tuyên bố thêm một lượng nhỏ các nguyên tố tương đối hiếm có khả năng làm điều này, ví dụ, dysprosium (Dy) và terbium (Tb). Những chất phụ gia như vậy sẽ cho phép nam châm chịu được nhiệt độ cao mà không bị sụp đổ và cũng cho phép nó cải thiện đáng kể tính chất từ tính của nó.
Các nhà sản xuất cũng bảo vệ nam châm khỏi ăn mòn và thâm nhập bằng cách cung cấp một lớp phủ trên bề mặt của nam châm chẳng hạn như niken ((Ni) hoặc epoxy. Ngoài việc tăng tuổi thọ của nam châm, các lớp phủ này cũng cải thiện ngoại hình của nam châm cũng như chức năng của nó.
Cấu trúc nguyên tử
Một lý do khác cho lực từ tính mạnh mẽ mà nam châm neodymium sở hữu là cấu trúc nguyên tử của chúng. Để có nam châm neodymium hiệu quả và mạnh hơn, nó nên có số lượng lớn các đơn vị phụ từ được gọi là miền từ. Mặt khác, các vật liệu từ tính chưa được xử lý xuất hiện không từ tính vì hướng của các miền này là ngẫu nhiên.
Để sản xuất nam châm neodymium, đường trung bình được nhăn theo hướng đồng nhất sau khi nó được làm nóng bột, và thứ tự của nó được sắp xếp thông qua các bước đơn giản như ngâm và sắp xếp dưới một từ trường. Do sự sắp xếp độc đáo của chất trung bình dạng bột, nam châm neodymium đòi hỏi rất ít điện để hiển thị lực từ mạnh, đó là một yếu tố quan trọng trong việc quyết định hiệu suất hoạt động của nam châm neodymium nhỏ.
Quá trình từ hóa
Nam châm neodymium có quy trình sản xuất rất phức tạp và nhạy cảm. Để bắt đầu, bột nguyên liệu bao gồm neodymium, sắt và boron được trộn đồng đều bằng các kỹ thuật luyện kim bột và sau đó ngâm ở nhiệt độ cao để tạo ra nam châm dày đặc. Trong quá trình này, sự hình thành và sắp xếp các lĩnh vực từ tính bắt đầu. Tuy nhiên, để tối đa hóa sự sắp xếp của các lĩnh vực từ tính và tính chất từ tính tốt nhất trong lớp được thu được, nam châm ngâm ngâm cần một trường từ tính mạnh để hoàn thành sự sắp xếp của các lĩnh vực từ tính.
Khi công nghệ hiện có đằng sau các quy trình sản xuất được cải thiện, cũng có nhiều quy trình sản xuất tiên tiến hơn như đúc không áp suất và in 3D. Các quy trình này không chỉ tăng hiệu quả sản xuất và chất lượng nam châm mà còn cho phép phát triển các thiết kế nam châm phức tạp và chi tiết hơn.
Các ứng dụng bắt nguồn từ sức mạnh của chúng
Nam châm neodymium thường được sử dụng trong các thành phần vi mô trong thiết bị điện tử tiêu dùng, động cơ rung và loa trong các thiết bị như điện thoại thông minh và tai nghe. Nam châm neodymium cũng giúp tăng cường thiết bị trở nên mỏng hơn và nhỏ gọn hơn, nhưng nam châm neodymium cũng có các đầu nối cáp độc đáo của chúng.
Trong lĩnh vực công nghiệp, nam châm neodymium được sử dụng cho động cơ neodymium, đáng tin cậy, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, mô-men xoắn cao và là một phần của các hệ thống cơ học cho các dây chuyền sản xuất tự động và robot. Ngoài ra, trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, nam châm neodymium cũng được sử dụng rộng rãi trong các tua-bin gió động cơ trực tiếp. Hiệu quả và sự ổn định của chúng đã tạo ra tác động kinh tế và môi trường lớn trong lĩnh vực năng lượng gió.
