Магниты - это бесконечный источник веселья, не говоря уже об удобстве, когда речь идет о записках на холодильник и белых досках! Но когда дело доходит до промышленного использования, такого как те, что используются военно-воздушными силами и НАСА, только один тип магнитов делает оценку. Они называются редкоземельными магнитами, набором сильных постоянных магнитов, изготовленных из сплавов определенных элементов земли. Эти элементы попадают в категорию редкоземельных элементов (или металлов), которые представляют собой совокупность семнадцати элементов в периодической таблице; а именно скандий, иттрий и пятнадцать лантаноидов. Несмотря на свое название, редкоземельные элементы на самом деле довольно многочисленны, но так названы из-за своих геохимических свойств, они редко встречаются в экономически выгодных концентрациях.
Редкоземельные элементы являются ферромагнитными, что означает, что подобно железу они могут намагничиваться. Однако, поскольку большинство редкоземельных элементов имеют низкие температуры Кюри (температура, при которой они проявляют магнитные свойства), то есть они являются магнитными только при низких температурах. Однако большинство образуют соединения с переходными металлами, такими как железо, никель и кобальт, которые имеют более высокие температуры Кюри и поэтому могут быть смешаны с ними для усиления их естественных магнитных свойств. Есть два типа: неодимовые магниты и самарий-кобальтовые магниты. Первые, изобретенные в 1980-х годах, являются самым сильным и доступным типом редкоземельного магнита, изготовлены из неодима, железа и бора (химическая формула: Nd2Fe14B). С другой стороны, самарий-кобальтовые магниты (химическая формула: SmCo5), первое семейство изобретенных редкоземельных магнитов, используются реже, чем неодимовые магниты, из-за их более высокой стоимости и более слабой напряженности магнитного поля. Однако самарий-кобальт имеет более высокую температуру Кюри, создавая нишу для этих магнитов в приложениях, где требуется высокая напряженность поля при более высоких рабочих температурах.
Неодимовые магниты обычно используются в большинстве компьютерных жестких дисков и различных акустических систем. Они также имеют ряд важных медицинских применений, не в последнюю очередь это касается технологии магнитно-резонансной томографии (или МРТ). Они также являются частью приводных механизмов для электрических и гибридных двигателей, серводвигателей, аккумуляторных инструментов и органов управления гидроусилителем. Самарий-кобальтовые моторы обычно используются в производстве электрических гитар, высококачественных гоночных двигателей Slotcar и турбомашин. Кроме того, редкоземельные элементы используются в качестве катализаторов в индустрии крекинга нефти и для производства оборудования для автоэмиссии, и могут иметь много будущих применений для экологически чистых технологий. Самарий-кобальтовые магниты также могут быть использованы при создании криогенных и высокотемпературных систем для будущих космических путешествий.
Первоначально высокая стоимость этих магнитов ограничивала их применение в приложениях, требующих компактности и высокой напряженности поля, но начиная с 1990-х годов редкоземельные магниты стали постоянно дешевле, а их низкая стоимость стимулировала новые применения (такие как магнитные игрушки для дети).
Мы написали много статей о магнитах для журнала Space. Вот статья о том, где купить магниты, и статья о том, из чего сделаны магниты.
Если вам нужна дополнительная информация о редкоземельных магнитах, посетите главную страницу редкоземельных магнитов и ссылку на Википедию: редкоземельные магниты.
Мы также записали целый эпизод «Астрономического актера», посвященный магнетизму. Послушайте, Эпизод 42: Повсюду магнетизм.
Источники:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
