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最强的永磁钕铁硼磁铁

发布日期:2020-09-20 10:25浏览次数:

在室温下,钕铁硼磁铁是最强大的永久磁铁。

但这仅在室温下。早期的钕铁硼磁铁有一个令人烦恼的缺陷:它们对温度敏感,当温度升高时,磁力急剧下降,而当温度超过100摄氏度时,就会完全消磁。但是现在已经发现,通过添加少量的s(另一种稀土金属,对温度变化不太敏感),可以改善这种情况。

同时,由永磁体驱动的技术革命拉开了帷幕。无论您想以最少的材料产生最强的磁场,都最好使用钕铁硼永磁体:汽车发动机,CD和DVD读取器上的主轴电动机,将电信号转换为耳机和扬声器中的音膜以及制造中所需的超磁场医疗磁共振技术。到2010年,即使便宜的铁氧体仍然占据着市场的主导地位,钕永磁体的价值却比铁氧体高出十几倍甚至几百倍。 

但是,随着新永磁材料的开发,对稀土金属的需求激增。稀土金属在地球上并不是很稀有-它们在地壳中占百万分之几,因为它们很难找到,所以它们是“稀有的”。

钕铁硼打孔磁铁

寻找新的永磁材料

每台计算机仅需要50克钕铁硼永磁体。看起来似乎并不多,但是考虑到全球计算机的数量,这几乎是一个天文数字。现在,随着绿色能源技术的兴起,计算机的使用已成为一个巨大的谜。风电场中的涡轮电动机以及电动汽车和自行车需要重量轻且功能强大的永磁体,目前只有钕铁硼磁体可以满足要求。每辆电动汽车消耗2千克钕铁硼永磁体。兆瓦级风力发电机的功率将消耗2/3吨Neo永磁体。因此,迫切需要开发新的,更坚固的永磁体。最好减少稀土金属的数量。理想的情况是停止使用稀土金属。

美国为寻找新的永磁体投入了巨额资金。目前,科学家正在努力提高铁镍合金永磁体的性能。通常,当两种磁性金属(铁和镍)融合在一起时,它们会形成无序结构,其中很难使电子沿相同方向排列。但是,一个例外是铁和镍原子以规则的层排列在称为立方镍碎石的矿物中。施加磁场后,电子自旋趋于沿相同方向移动。

但是这种矿物质很难在自然条件下形成,特别是在地球上。实际上,当今世界上唯一的正长石样本来自陨石,至少需要数十亿年的时间才能形成。对我们来说,十亿年肯定太长了。科学家的目标是在实验室中合成它,并进行数十亿年自然界需要做的事情。

似乎完全不同的另一项正在进行的尝试是使用碳作为永磁体。众所周知,石墨和金刚石是非磁性的,并且将碳掺入纯铁中也会使其失去磁性。但是将碳和其他元素的化合物制成纳米颗粒是另一回事。科学家发现该材料显示出强磁性。对于商业秘密,科学家不方便透露材料是什么以及如何制作。但是他们说,永磁体有一天会在性能和价格上击败钕。

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