درحال جستجو ...
تاریخچه آهنرباهای نئودیمیوم با کشف باستانی سنگ های لودستون، قطعات مغناطیسی طبیعی مگنتیت که تمدن های اولیه را مجذوب خود کرده بود، آغاز می شود. این سنگ ها که برای ناوبری و مطالعه مغناطیس استفاده می شوند، پایه و اساس درک ما از خواص مغناطیسی را ایجاد کردند. این مقاله به بررسی سفر از این اکتشافات اولیه تا توسعه ی آهنرباهای نئودیمیوم می پردازد که صنایع مختلف را با قدرت و تطبیق پذیری بی نظیر خود متحول کردند.
اصل مغناطیس از کجا آمده است؟ چگونه به جایی که امروز هستیم رسیدیم؟ بیایید با لودستون ها شروع کنیم زیرا آنها به عنوان اولین "مگنت ها" در نظر گرفته می شوند.
لودستون ها تکه ای از مگنتیت یا سایر کانی های مغناطیسی طبیعی هستند.
مگنتیت یک سنگ آهن، Fe3O4 است. این مواد معدنی توسط انسان ایجاد یا مغناطیسی نمی شوند - آنها در واقع به طور طبیعی از طریق برخورد صاعقه مغناطیسی می شوند. خاصیت مغناطیس برای اولین بار از طریق این سنگ ها کشف شد. تکه های لودستون که آزادانه معلق بودند، اولین قطب نماهای مغناطیسی و بخش مهمی از ناوبری اولیه بودند. اصطلاح "lodestone" در انگلیسی میانه به معنای "سنگ کورس" یا "سنگ پیشرو" است.
تاریخچه ی جلب توجه بشر به خواص مغناطیسی لودستون به قرن دوم قبل از میلاد بر می گردد که در ادبیات چینی یافت می شود.
پس چگونه از یافتن تصادفی سنگ های مغناطیسی به آهنرباهای نئودیمیوم فوق العاده قدرتمند رسیدیم؟ بیایید به جدول زمانی رویدادهای مغناطیس که منجر به کشف NdFeB شد نگاه کنیم.
اولین قطب نماها از سنگ لودستون در چین ساخته شد.
ایده قطب نما مدرن توسط یک راهب انگلیسی به نام الکساندر نکام شرح داده شد. حدود 100 سال بعد، یک جنگجوی صلیبی فرانسوی ایده های نکام را گسترش داد و توضیح داد که چگونه یک سوزن شناور و نقطه محوری ممکن است کار کند.
دکتر ویلیام گیلبرت (به درستی) پیشنهاد کرد که زمین یک آهنربای بزرگ است.
گوین نایت شروع به فروش آهنرباهای مصنوعی به دانشمندان کرد.
هانس کریستین اورستد دریافت که وقتی یک قطب نما را در کنار جریان الکتریکی عبوری قرار می دهد، سوزن حرکت می کند. بنابراین، ایده الکترومغناطیس متولد شد.
مایکل فارادی کشف کرد که الکتریسیته می تواند از طریق مغناطیس ایجاد شود، مثلا وقتی آهنربایی در درون یک سیم پیچ مسی حرکت کند، جریان الکتریکی تولید می کند.
نیکولا تسلا کشف کرد که میدان مغناطیسی همواره در حال چرخش است، این پدیده به اصل جریان متناوب تبدیل شد.
در این بازه زمانی 13 ساله، محققان و تولیدکنندگان شروع به آزمایش مواد مورد استفاده در ساخت آهنربا کردند. از طریق این آزمایش ها، آهنرباهای کبالت، آلنیکو و سرامیکی معرفی شدند.
دانشمند نیروی هوایی ایالات متحده، کارل جی استرنات، مقدار عناصر مختلف مورد استفاده در آهنرباهای معمولی را برای ساخت آهنرباهای قوی تر تنظیم کرد. به این آهنرباها آهنرباهای کمیاب خاکی می گویند و امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرند. قوی ترین آهنربایی که او آزاد کرد ترکیبی از ساماریوم و کبالت (Sm2Co17) بود.
پیشرفت های زیادی در بخش عناصر کمیاب خاکی صورت گرفته بود. اکتشافات دکتر Strnat راه را برای آهنرباهای قوی تر در حجم کوچک تر باز کرد، اما قیمت بالای مواد خام آهنرباهای SmCo محققان را به دنبال جایگزین دیگری نگه داشت. در اواخر دهه 1970، به دلیل ناآرامی های سیاسی در زئیر (جمهوری دموکراتیک کنگو کنونی) قیمت کبالت افزایش یافت. این امر محققان را تشویق کرد تا به دنبال آهنربای خاکی کمیابی باشند که به کبالت وابسته نباشد. در سال 1984، جنرال موتورز (GM) و Sumitomo Special Metals به طور مستقل ترکیب NdFeB را تقریباً همزمان کشف کردند. ترکیب نئودیمیوم، آهن و بور یک آهنربای فوق العاده قدرتمند را با هزینه کمتری نسبت به SmCo ایجاد کرد. جنرال موتورز بر توسعه آهنرباهای نانوکریستالی NdFeBذوب شده متمرکز شد، در حالی که سومیتومو آهنرباهای نئودیمیوم متخلخل را توسعه داد. آهنرباهای نئودیمیوم دارای بالاترین حداکثر انرژی در بین تمام آهنرباهای خاکی کمیاب هستند. آنها همچنین دارای بازدارندگی بالایی هستند (مقاومت در برابر مغناطیس زدایی). این خواص در مقایسه با دیگر آهنرباهای خاکی کمیاب آنقدر کارآمد هستند که به سرعت به استاندارد جهانی تبدیل شدند. کشف آهنرباهای نئودیمیوم امکان توسعه فناوری های جدید و کوچک سازی فناوری های موجود را فراهم کرد.
عناصر خاکی کمیاب (REE) در جدول تناوبی مجموعه ای از هفده عنصر فلزی هستند. اینها شامل پانزده لانتانید موجود در جدول تناوبی به اضافه اسکاندیم و ایتریوم است. عناصر خاکی کمیاب در واقع آنقدرها هم کمیاب نیستند. این مواد به طور طبیعی وجود دارند، اگرچه مناطقی وجود دارند که غلظت بیشتری از این مواد در زمین دارند.
در دنیای آهنربا، ما بیشتر به نئودیمیوم و دیسپروزیوم علاقه مندیم. نئودیمیوم در دسته عناصر کمیاب خاکی سبک تر و فراوان تر است، در حالی که دیسپروزیوم ماده ای کمیاب تر و سنگین تر است.
همان طور که از نام آن ها پیداست، آهنرباهای خاکی کمیاب از فلزات خاکی کمیاب در جدول تناوبی تشکیل شده اند. بسیاری از فلزات کمیاب خاکی با وجود برچسب "نادر" در پوسته زمین نسبتا رایج هستند. محبوب ترین انواع آهنرباهای خاکی کمیاب آهنرباهای نئودیمیوم و ساماریوم-کبالت هستند. هر دو آهنرباهای خاکی کمیاب نئودیمیوم و ساماریم-کبالت با ایجاد طراحی های فشرده تر، کارآمدتر و قدرتمندتر، تکنولوژی و صنعت را متحول کرده اند.
غلبه بر مقاومت در دمای پایین برای آهنرباهای نئودیمیوم: یکی از معایب مواد نئودیمیوم مقاومت حرارتی پایین آن است. اکثر آهنرباهای نئودیمیم حداکثر دمای کاری حدود 80 درجه سانتی گراد دارند. البته گرید های دمایی بالاتری نیز در دسترس هستند، اما نیاز به استفاده از مقداری دیسپروزیوم دارند. اشکال این است که دیسپروزیم کمیاب تر از نئودیمیم و چندین برابر گران تر از آن است. در حال حاضر، بالاترین گرید حرارتی نئودیمیوم، NAH با حداکثر دمای عملیاتی 220 درجه سانتی گراد است. تحقیقات برای افزایش مقاومت دمایی نئودیمیوم ادامه دارد.
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.
بیومغناطیسی مطالعه میدان‌های مغناطیسی ضعیف تولیدشده توسط فعالیت‌های الکتریکی بدن، مانند قلب و مغز، برای تشخیص پزشکی یا تحقیقات علمی است.
آهنرباهای قوی می‌توانند باعث آسیب‌های جدی مانند له شدن انگشتان یا شکستگی استخوان شوند، زیرا نیروی جاذبه آنها بسیار قدرتمند است. همچنین، این آهنرباها می‌توانند دستگاه‌های الکترونیکی یا کارت‌های اعتباری را مختل کرده و در صورت بلعیده شدن، مشکلات جدی سلامتی ایجاد کنند.
مغناطش فرآیندی است که طی آن آهنرباها مغناطیسی می‌شوند و خواص مشخصه عناصر مغناطیسی را به دست می‌آورند.
موتورهای الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و به دلیل کارایی بالا و سازگاری با محیط زیست، کاربرد گسترده در صنایع دارند.
آهنرباهای نئودیمیوم قوی‌ترین نوع هستند، با قدرت مغناطیسی بالا و اندازه کوچک، اما در برابر خوردگی و دمای بالا حساس‌اند. فریت ارزان و مقاوم به خوردگی است، اما قدرت مغناطیسی کمتری دارد. آلنیکو مقاومت خوبی در برابر دما و خوردگی دارد ولی گران‌تر است.
