நியோடைமியம் காந்த தொழில்நுட்பத்தில் புதுமைகள்

பூமியின் வலிமையான நிரந்தர காந்தங்களான நியோடைமியம் காந்தங்கள் (NdFeB) சுத்தமான ஆற்றலிலிருந்து நுகர்வோர் மின்னணுவியல் வரையிலான தொழில்களில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளன. ஆனால் மின்சார வாகனங்கள் (EVகள்), காற்றாலை விசையாழிகள் மற்றும் மேம்பட்ட ரோபாட்டிக்ஸ் ஆகியவற்றிற்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், பாரம்பரிய NdFeB காந்தங்கள் சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன: அரிதான அரிய-பூமி கூறுகளை (REEகள்) நம்பியிருத்தல், தீவிர நிலைமைகளில் செயல்திறன் வரம்புகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கவலைகள்.

அதிநவீன தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துங்கள்நியோடைமியம் காந்த தொழில்நுட்பத்தில் புதுமைகள். பொருள் அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் முதல் AI- இயக்கப்படும் உற்பத்தி வரை, இந்த முன்னேற்றங்கள் இந்த முக்கியமான கூறுகளை நாம் எவ்வாறு வடிவமைக்கிறோம், உற்பத்தி செய்கிறோம் மற்றும் பயன்படுத்துகிறோம் என்பதை மறுவடிவமைக்கின்றன. இந்த வலைப்பதிவு சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் மற்றும் பசுமை மாற்றத்தை விரைவுபடுத்துவதற்கான அவற்றின் திறனை ஆராய்கிறது.

1. அரிய பூமி சார்புநிலையைக் குறைத்தல்

சிக்கல்: டிஸ்ப்ரோசியம் மற்றும் டெர்பியம் - அதிக வெப்பநிலை நிலைத்தன்மைக்கு முக்கியமானவை - விலை உயர்ந்தவை, பற்றாக்குறையானவை மற்றும் புவிசார் அரசியல் ரீதியாக ஆபத்தானவை (90% சீனாவிலிருந்து பெறப்படுகின்றன).

புதுமைகள்:

• டிஸ்ப்ரோசியம் இல்லாத காந்தங்கள்:

டொயோட்டா மற்றும் டெய்டோ ஸ்டீல் இணைந்து உருவாக்கியதுதானிய எல்லை பரவல்செயல்முறை, மன அழுத்தம் உள்ள பகுதிகளில் மட்டுமே காந்தங்களை டிஸ்ப்ரோசியத்துடன் பூசுதல். இது செயல்திறனைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் டிஸ்ப்ரோசியம் பயன்பாட்டை 50% குறைக்கிறது.

• உயர் செயல்திறன் கொண்ட சீரியம் உலோகக்கலவைகள்:

ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வக ஆராய்ச்சியாளர்கள் கலப்பின காந்தங்களில் நியோடைமியத்தை சீரியம் (மிகவும் மிகுதியாக உள்ள REE) உடன் மாற்றினர், இதனால்பாரம்பரிய வலிமையில் 80%பாதி செலவில்.

 

2. வெப்பநிலை எதிர்ப்பை அதிகரித்தல்

சிக்கல்: நிலையான NdFeB காந்தங்கள் 80°C க்கு மேல் வலிமையை இழக்கின்றன, இது EV மோட்டார்கள் மற்றும் தொழில்துறை இயந்திரங்களில் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

புதுமைகள்:

• ஹைட்ரெக்ஸ் காந்தங்கள்:

ஹிட்டாச்சி மெட்டல்ஸ்ஹைட்ரெக்ஸ்தொடர் இயங்குகிறது200°C வெப்பநிலை+ தானிய அமைப்பை மேம்படுத்துவதன் மூலமும் கோபால்ட்டைச் சேர்ப்பதன் மூலமும். இந்த காந்தங்கள் இப்போது டெஸ்லாவின் மாடல் 3 மோட்டார்களுக்கு சக்தி அளிக்கின்றன, இதனால் நீண்ட தூரங்கள் மற்றும் வேகமான முடுக்கம் சாத்தியமாகும்.

• சேர்க்கை உற்பத்தி:

3D-அச்சிடப்பட்ட காந்தங்கள்நானோ அளவிலான லேட்டிஸ் கட்டமைப்புகள்வெப்பத்தை மிகவும் திறமையாகச் சிதறடித்து, வெப்ப நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது30%.

 

3. நிலையான உற்பத்தி & மறுசுழற்சி

சிக்கல்: சுரங்க REEகள் நச்சுக் கழிவுகளை உருவாக்குகின்றன; NdFeB காந்தங்களில் 1% க்கும் குறைவானவை மறுசுழற்சி செய்யப்படுகின்றன.

புதுமைகள்:

• ஹைட்ரஜன் மறுசுழற்சி (HPMS):

UK-ஐ தளமாகக் கொண்ட HyProMag பயன்படுத்துகிறதுகாந்தக் கழிவுகளின் ஹைட்ரஜன் செயலாக்கம் (HPMS) தர இழப்பு இல்லாமல் மின்-கழிவுகளிலிருந்து காந்தங்களைப் பிரித்தெடுத்து மீண்டும் செயலாக்க. இந்த முறை ஆற்றல் பயன்பாட்டைக் குறைக்கிறது90%பாரம்பரிய சுரங்கத்திற்கு எதிராக.

• பசுமை சுத்திகரிப்பு:

நோவியன் மேக்னடிக்ஸ் போன்ற நிறுவனங்கள்கரைப்பான் இல்லாத மின்வேதியியல் செயல்முறைகள் REE-களைச் சுத்திகரித்தல், அமிலக் கழிவுகளை நீக்குதல் மற்றும் நீர் பயன்பாட்டைக் குறைத்தல்70%.

 

4. மினியேச்சரைசேஷன் & துல்லியம்

சிக்கல்: சிறிய சாதனங்கள் (எ.கா., அணியக்கூடியவை, ட்ரோன்கள்) சிறிய, வலுவான காந்தங்களைக் கோருகின்றன.

புதுமைகள்:

• பிணைக்கப்பட்ட காந்தங்கள்:

NdFeB பொடியை பாலிமர்களுடன் கலப்பதால் AirPods மற்றும் மருத்துவ உள்வைப்புகளுக்கு மிக மெல்லிய, நெகிழ்வான காந்தங்கள் உருவாகின்றன. Magnequench இன் பிணைக்கப்பட்ட காந்தங்கள்40% அதிக காந்தப் பாய்வுமில்லிமீட்டருக்கும் குறைவான தடிமன் கொண்டது.

• AI-உகந்த வடிவமைப்புகள்:

அதிகபட்ச செயல்திறனுக்காக காந்த வடிவங்களை உருவகப்படுத்த சீமென்ஸ் இயந்திர கற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. அவர்களின் AI- வடிவமைக்கப்பட்ட ரோட்டார் காந்தங்கள் காற்றாலை விசையாழி வெளியீட்டை அதிகரித்தன15%.

5. அரிப்பு எதிர்ப்பு & நீண்ட ஆயுள்
பிரச்சனை: ஈரப்பதமான அல்லது அமில சூழல்களில் NdFeB காந்தங்கள் எளிதில் அரித்துவிடும்.

புதுமைகள்:

• வைரம் போன்ற கார்பன் (DLC) பூச்சு:

ஒரு ஜப்பானிய ஸ்டார்ட்அப் நிறுவனம் காந்தங்களை பூசுகிறதுடிஎல்சி—ஒரு மெல்லிய, மிகவும் கடினமான அடுக்கு — இது 95% அரிப்பைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் குறைந்தபட்ச எடையைச் சேர்க்கிறது.

• சுய-குணப்படுத்தும் பாலிமர்கள்:

MIT ஆராய்ச்சியாளர்கள் காந்தப் பூச்சுகளில் குணப்படுத்தும் முகவர்களின் நுண்காப்ஸ்யூல்களைப் பதித்தனர். கீறப்படும்போது, ​​காப்ஸ்யூல்கள் ஒரு பாதுகாப்புப் படலத்தை வெளியிடுகின்றன, இதனால் ஆயுட்காலம் அதிகரிக்கிறது3x.

 

6. அடுத்த தலைமுறை பயன்பாடுகள்
புதுமையான காந்தங்கள் எதிர்கால தொழில்நுட்பங்களைத் திறக்கின்றன:

 

• காந்த குளிர்ச்சி:

NdFeB உலோகக் கலவைகளைப் பயன்படுத்தும் காந்தக் கலோரிக் அமைப்புகள் கிரீன்ஹவுஸ் வாயு குளிர்பதனப் பொருட்களை மாற்றுகின்றன. கூல்டெக் பயன்பாடுகளின் காந்த குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் ஆற்றல் பயன்பாட்டைக் குறைக்கின்றன40%.

• வயர்லெஸ் சார்ஜிங்:

ஆப்பிளின் MagSafe துல்லியமான சீரமைப்புக்கு நானோ-படிக NdFeB வரிசைகளைப் பயன்படுத்துகிறது,75% வேகமான சார்ஜிங்பாரம்பரிய சுருள்களை விட.

• குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்:

ஐபிஎம் மற்றும் கூகிளுக்கு முக்கிய கவனம் செலுத்தும் குவாண்டம் செயலிகளில் குபிட்களின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டை அல்ட்ரா-ஸ்டேபிள் NdFeB காந்தங்கள் செயல்படுத்துகின்றன.

 

சவால்கள் & எதிர்கால திசைகள்

புதுமைகள் ஏராளமாக இருந்தாலும், தடைகள் அப்படியே இருக்கின்றன:

• செலவு:HPMS மற்றும் AI வடிவமைப்பு போன்ற மேம்பட்ட நுட்பங்கள் இன்னும் பெருமளவில் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுவதற்கு விலை உயர்ந்தவை.
• தரப்படுத்தல்:மறுசுழற்சி அமைப்புகளில் சேகரிப்பு மற்றும் செயலாக்கத்திற்கான உலகளாவிய உள்கட்டமைப்பு இல்லை.

முன்னோக்கி செல்லும் பாதை:

1. மூடிய-லூப் விநியோகச் சங்கிலிகள்:BMW போன்ற வாகன உற்பத்தியாளர்கள் பயன்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளனர்100% மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டது2030க்குள் காந்தங்கள்.
2. உயிரி அடிப்படையிலான காந்தங்கள்:கழிவுநீரில் இருந்து REE களைப் பிரித்தெடுக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாக்டீரியாக்களைப் பரிசோதித்து வருகின்றனர்.
3. விண்வெளி சுரங்கம்:ஆஸ்ட்ரோஃபோர்ஜ் போன்ற தொடக்க நிறுவனங்கள் அரிய பூமிக்கான சிறுகோள் சுரங்கத்தை ஆராய்கின்றன, இருப்பினும் இது ஊகமாகவே உள்ளது.

முடிவு: பசுமையான, புத்திசாலித்தனமான உலகத்திற்கான காந்தங்கள்

நியோடைமியம் காந்த தொழில்நுட்பத்தில் புதுமைகள் என்பது வலுவான அல்லது சிறிய தயாரிப்புகளைப் பற்றியது மட்டுமல்ல - அவை நிலைத்தன்மையை மறுபரிசீலனை செய்வது பற்றியது. பற்றாக்குறையான வளங்களை நம்பியிருப்பதைக் குறைப்பதன் மூலமும், உமிழ்வைக் குறைப்பதன் மூலமும், சுத்தமான ஆற்றல் மற்றும் கணினிமயமாக்கலில் முன்னேற்றங்களைச் செயல்படுத்துவதன் மூலமும், இந்த முன்னேற்றங்கள் உலகளாவிய காலநிலை இலக்குகளை அடைவதற்கு முக்கியமானவை.

வணிகங்களைப் பொறுத்தவரை, முன்னேறிச் செல்வது என்பது புதுமைப்பித்தன்களுடன் கூட்டு சேர்ந்து ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் முதலீடு செய்வதாகும். நுகர்வோருக்கு, மிகச்சிறிய காந்தம் கூட நமது கிரகத்தின் எதிர்காலத்தில் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்பதை நினைவூட்டுகிறது.