高科技產品(例如手機和雜種汽車)中心的磁鐵依賴於越來越稀缺的稀土元素被稱為neododymium。現在,該磁鐵的原始發明者之一希望能夠創建新一代的磁性材料,這些磁性材料可以緩解或擺脫這種依賴性。
新近鐵磁鐵磁鐵代表了當今最強大的商業磁鐵,並且在許多對美國經濟和國防至關重要的技術中具有主角。但是美國絕大多數依靠中國因為它提供了新近山和其他稀土礦物質,以及中國曾警告說,其自身的國內需求可能很快迫使它切斷了該供應。
這意味著美國可能面對短缺除非花時間和金錢開始挖掘自己的相當未開發的儲量。短缺的可能性也導致了旨在開發磁鐵較少依賴於新生島的磁鐵的新研究。
特拉華大學的物理學家,ND-FE-B磁鐵的共同創造者喬治·哈迪帕尼斯(George Hadjipanayis)說:“已經27到28年了,已經27到28年了,我們還沒有找到更好的磁鐵。”
Hadjipanayis領導著一項合作研究工作,由美國能源部代理機構ARPA-E提供了460萬美元的資金,該機構支持了高風險但潛在的高額付款項目。
ND-FE-B磁鐵對於從計算機硬盤到風力渦輪機和豐田的普銳斯的所有功能都很好,因為它們具有出色的磁性強度 - 此類磁鐵的能量產品可以達到5000萬甚至6000萬兆豪斯 - 奧爾斯特山脈(Mgoe)。相比之下,更常見的鐵氧體磁鐵的能源產品僅為400萬至500萬MGOE。
Hadjipanayis告訴Technewsdaily:“磁鐵的強度越高,您所需的磁鐵量越小。”他補充說,ND-FE-B磁鐵在構建越來越小的電子設備方面起著至關重要的作用。 (讀 ”創新的共同元素。 ”)
前往更好磁鐵的三個路線
Hadjipanayis和他的研究人員計劃追求三種不同的途徑,以實現下一代磁鐵的突破。
首先,愛荷華州美國能源部的AMES實驗室計劃根據組合進行調查新材料稀土,過渡金屬元素和一些磁鐵之前未研究的元素。
許多這樣的元素需要在高壓力或溫度下進行特殊的工作實驗室條件,並且由於反應性高或毒性而引起其他挑戰。
其次,內布拉斯加州大學領導的方法將試圖開發無稀土的磁鐵。這是一個挑戰,因為沒有稀土的現有磁鐵具有較低的磁力強度,但是有一些理論上的想法,即通過將一些非磁性元素用作替代品,改變鐵 - 銅合金的晶體對稱性。
第三,Hadjipanayis和特拉華大學將嘗試創建一種新的磁性材料,結合ND-FE-B和鐵的最佳特性。理想情況下,該材料最終會帶來高磁化強度,並且也強烈抵抗消極作用。
模擬預測,這種方式構建的下一代磁鐵可能具有超過1億個MGOE的磁力強度,並且也可能將磁鐵中的neododymium在磁鐵中使用30%或40%。
感覺壓力
在過去的幾十年中,創造這種磁性材料的所有努力都步履蹣跚,但是Hadjipanayis在一種新的自下而上的方法中看到了希望納米顆粒ND-FE-B的距離非常小的數十億分之一,或者比人頭髮的寬度小得多。
其他研究參與者包括東北大學,弗吉尼亞聯邦大學和電子能源公司,這是美國最後製作稀土磁鐵的美國公司之一。
該小組匯集了一個雄心勃勃的時間表,其中涉及兩年的實驗材料,然後希望在第三年整理一個新的磁鐵原型。
Hadjipanayis說:“這是一個快速發展的計劃,所以我已經開始感到壓力。” “希望我們的突破會導致一些永久磁鐵。”