Նեոդիմիումային մագնիսական տեխնոլոգիայի նորարարությունները

Նեոդիմիումային մագնիսները (NdFeB)՝ Երկրի վրա ամենաուժեղ մշտական ​​մագնիսները, հեղափոխություն են մտցրել մաքուր էներգիայից մինչև սպառողական էլեկտրոնիկա արդյունաբերության մեջ։ Սակայն, քանի որ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների (ԷՄ), հողմային տուրբինների և առաջադեմ ռոբոտաշինության պահանջարկը կտրուկ աճում է, ավանդական NdFeB մագնիսները բախվում են մարտահրավերների՝ կախվածություն սակավաթիվ հազվագյուտ հողային տարրերից (ՀՀԷ), կատարողականի սահմանափակումներ ծայրահեղ պայմաններում և շրջակա միջավայրի հետ կապված մտահոգություններ։

Մուտք գործեք առաջատարՆեոդիմիումային մագնիսների տեխնոլոգիայի նորարարություններ: Նյութագիտության առաջընթացներից մինչև արհեստական ​​բանականության վրա հիմնված արտադրություն, այս առաջընթացները վերաձևավորում են այս կարևոր բաղադրիչների նախագծման, արտադրության և տեղակայման մեր եղանակը: Այս բլոգը ուսումնասիրում է վերջին առաջընթացները և դրանց ներուժը՝ կանաչ անցումը արագացնելու համար:

1. Հազվագյուտ Երկրի կախվածության նվազեցում

Խնդիր. դիսպրոզիումը և տերբիումը, որոնք կարևոր են բարձր ջերմաստիճանային կայունության համար, թանկ են, սակավաթիվ և աշխարհաքաղաքական առումով ռիսկային (90%-ը մատակարարվում է Չինաստանից):

Նորարարություններ՝

• Դիսպրոզիում չպարունակող մագնիսներ՝

Toyota-ն և Daido Steel-ը մշակել ենհատիկների սահմանային դիֆուզիագործընթաց՝ մագնիսները դիսպրոզիումով պատելով միայն լարվածության հակված հատվածներում: Սա դիսպրոզիումի օգտագործումը կրճատում է 50%-ով՝ միաժամանակ պահպանելով արդյունավետությունը:

• Բարձր արդյունավետության ցերիումի համաձուլվածքներ՝

Օուք Ռիջի ազգային լաբորատորիայի հետազոտողները հիբրիդային մագնիսներում նեոդիմը փոխարինեցին ցերիումով (ավելի տարածված REE), հասնելովԱվանդական ուժի 80%-ըկես գնով։

 

2. Ջերմաստիճանի դիմադրության բարձրացում

Խնդիր. ստանդարտ NdFeB մագնիսները կորցնում են իրենց ամրությունը 80°C-ից բարձր ջերմաստիճանում, ինչը սահմանափակում է դրանց օգտագործումը էլեկտրական մեքենաների շարժիչներում և արդյունաբերական սարքավորումներում:

Նորարարություններ՝

• HiTREX մագնիսներ՝

Հիտաչի ՄեթալսHiTREXշարքը գործում է200°C+ հատիկների կառուցվածքը օպտիմալացնելով և կոբալտ ավելացնելով։ Այս մագնիսներն այժմ սնուցում են Tesla-ի Model 3 շարժիչները՝ ապահովելով ավելի մեծ հեռավորություն և ավելի արագ արագացում։

• Հավելյալ արտադրություն.

3D տպիչով տպված մագնիսներովնանոմասշտաբի ցանցային կառուցվածքներավելի արդյունավետորեն ցրում է ջերմությունը, բարելավելով ջերմային կայունությունը30%

 

3. Կայուն արտադրություն և վերամշակում

Խնդիր. Հանքարդյունաբերությունը առաջացնում է թունավոր թափոններ. NdFeB մագնիսների 1%-ից պակասն է վերամշակվում:

Նորարարություններ՝

• Ջրածնի վերամշակում (HPMS):

Մեծ Բրիտանիայում գործող HyProMag-ը օգտագործում էՄագնիսական ջարդոնի ջրածնային մշակում (HPMS) էլեկտրոնային թափոններից մագնիսներ հանելու և վերամշակելու համար՝ առանց որակի կորստի։ Այս մեթոդը կրճատում է էներգիայի օգտագործումը՝90%ընդդեմ ավանդական հանքարդյունաբերության։

• Կանաչ վերամշակում.

Noveon Magnetics-ի նման ընկերությունները աշխատանքի են վերցնումլուծիչ չպարունակող էլեկտրաքիմիական գործընթացներ վերամշակել ՀԷԿ-ները՝ վերացնելով թթվային թափոնները և կրճատելով ջրի օգտագործումը՝70%

 

4. Մանրադիտացում և ճշգրտություն

Խնդիր. Կոմպակտ սարքերը (օրինակ՝ կրելի սարքերը, անօդաչու թռչող սարքերը) պահանջում են ավելի փոքր, ավելի ուժեղ մագնիսներ։

Նորարարություններ՝

• Կապակցված մագնիսներ՝

NdFeB փոշու և պոլիմերների խառնուրդը ստեղծում է գերբարակ, ճկուն մագնիսներ AirPods-ի և բժշկական իմպլանտների համար: Magnequench-ի կապակցված մագնիսները հասնում են40%-ով ավելի բարձր մագնիսական հոսքմիլիմետրից մի փոքր ավելի հաստությամբ։

• Արհեստական ​​բանականության համար օպտիմալացված դիզայններ՝

Siemens-ը օգտագործում է մեքենայական ուսուցում՝ մագնիսների ձևերը մոդելավորելու համար՝ առավելագույն արդյունավետության հասնելու համար: Նրանց արհեստական ​​ինտելեկտով նախագծված ռոտորային մագնիսները մեծացրել են քամու տուրբինի հզորությունը՝15%

5. Կոռոզիայի դիմադրություն և երկարակեցություն
Խնդիր. NdFeB մագնիսները հեշտությամբ կոռոզիայի են ենթարկվում խոնավ կամ թթվային միջավայրերում:

Նորարարություններ՝

• Ադամանդե ածխածնային (DLC) ծածկույթ՝

Ճապոնական ստարտափը մագնիսներ է պատում...DLC—բարակ, գերկարծր շերտ՝ որը 95%-ով նվազեցնում է կոռոզիան՝ միաժամանակ ավելացնելով նվազագույն քաշ։

• Ինքնաբուժվող պոլիմերներ՝

MIT-ի հետազոտողները բուժիչ նյութերի միկրոկապսուլներ են ներդրել մագնիսական ծածկույթների մեջ: Քերծվելիս կապսուլները պաշտպանիչ թաղանթ են արտադրում, որը երկարացնում է կյանքի տևողությունը:3 անգամ

 

6. Հաջորդ սերնդի ծրագրեր
Նորարարական մագնիսները բացահայտում են ապագայի տեխնոլոգիաները.

 

• Մագնիսական սառեցում.

NdFeB համաձուլվածքներ օգտագործող մագնիսակալորիկ համակարգերը փոխարինում են ջերմոցային գազերի սառնագենտներին: Cooltech Applications-ի մագնիսական սառնարանները կրճատում են էներգիայի օգտագործումը40%

• Անլար լիցքավորում։

Apple-ի MagSafe-ը օգտագործում է NdFeB նանո-բյուրեղային զանգվածներ՝ ճշգրիտ դասավորության համար, հասնելով75%-ով ավելի արագ լիցքավորումքան ավանդական կծիկները։

• Քվանտային հաշվարկներ.

Գերկայուն NdFeB մագնիսները հնարավորություն են տալիս քվանտային պրոցեսորներում քուբիթների ճշգրիտ կառավարում իրականացնել, ինչը IBM-ի և Google-ի հիմնական ուշադրության կենտրոնում է։

 

Մարտահրավերներ և ապագայի ուղղություններ

Չնայած նորարարությունների առատությանը, դեռևս կան խոչընդոտներ.

• Արժեքը՝Առաջադեմ տեխնիկաները, ինչպիսիք են HPMS-ը և արհեստական ​​բանականության նախագծումը, դեռևս թանկ են զանգվածային կիրառման համար։
• Ստանդարտացում.Վերամշակման համակարգերը չունեն հավաքման և վերամշակման գլոբալ ենթակառուցվածքներ։

Առջևի ճանապարհը.

1. Փակ ցիկլի մատակարարման շղթաներ.BMW-ի նման ավտոարտադրողները ձգտում են օգտագործել100% վերամշակվածմագնիսներ մինչև 2030 թվականը։
2. Կենսաբանական հիմքով մագնիսներ՝Հետազոտողները փորձարկումներ են անում բակտերիաների վրա՝ կեղտաջրերից ՀՆԷ արդյունահանելու համար։
3. Տիեզերական հանքարդյունաբերություն.AstroForge-ի նման ստարտափները ուսումնասիրում են հազվագյուտ հողերի միավորների համար աստերոիդների արդյունահանումը, չնայած սա դեռևս ենթադրություններ են։

Եզրակացություն. Մագնիսներ՝ ավելի կանաչ, ավելի խելացի աշխարհի համար

Նեոդիմիումային մագնիսական տեխնոլոգիայի նորարարությունները վերաբերում են ոչ միայն ավելի ամուր կամ փոքր արտադրանքին, այլև կայունության վերաիմաստավորմանը: Նվազեցնելով սակավ ռեսուրսներից կախվածությունը, կրճատելով արտանետումները և հնարավորություն տալով մաքուր էներգիայի և համակարգչային տեխնոլոգիաների ոլորտում առաջընթաց գրանցել, այս առաջընթացները կարևորագույն նշանակություն ունեն գլոբալ կլիմայական նպատակներին հասնելու համար:

Գործարարների համար առաջատար դիրք զբաղեցնելը նշանակում է համագործակցել նորարարների հետ և ներդրումներ կատարել հետազոտությունների և զարգացման մեջ: Սպառողների համար սա հիշեցում է, որ նույնիսկ ամենափոքր մագնիսը կարող է անչափ մեծ ազդեցություն ունենալ մեր մոլորակի ապագայի վրա: