Historia ya sumaku adimu za kudumu kwa injini

Vipengele adimu vya ardhi (sumaku adimu za kudumu duniani) ni elementi 17 za metali zilizo katikati ya jedwali la upimaji (nambari za atomiki 21, 39, na 57-71) ambazo zina sifa zisizo za kawaida za umeme, conductive, na sumaku ambazo huzifanya zisioane na metali za kawaida zaidi kama vile Chuma) ni muhimu sana wakati. mchanganyiko au mchanganyiko kwa kiasi kidogo. Kuzungumza kijiolojia, vitu adimu vya ardhi sio nadra sana. Amana za metali hizi zinapatikana katika sehemu nyingi za dunia, na baadhi ya vipengele vipo kwa takribani kiasi sawa na shaba au bati. Hata hivyo, elementi adimu za dunia hazijawahi kupatikana katika viwango vya juu sana na mara nyingi huchanganyikana au na vitu vyenye mionzi kama vile urani. Tabia za kemikali za vipengele vya nadra vya dunia hufanya iwe vigumu kutenganisha kutoka kwa vifaa vya jirani, na mali hizi pia hufanya Wao ni vigumu kusafisha. Mbinu za sasa za uzalishaji zinahitaji kiasi kikubwa cha madini na kuzalisha kiasi kikubwa cha taka hatari ili kuchimba kiasi kidogo tu cha metali adimu za dunia, pamoja na taka kutoka kwa njia za usindikaji ikiwa ni pamoja na maji ya mionzi, florini yenye sumu na asidi.

Sumaku za kwanza za kudumu zilizogunduliwa zilikuwa madini ambayo yalitoa uwanja thabiti wa sumaku. Hadi mwanzoni mwa karne ya 19, sumaku zilikuwa dhaifu, zisizo thabiti, na zilitengenezwa kwa chuma cha kaboni. Mnamo 1917, Japan iligundua chuma cha sumaku ya cobalt, ambayo ilifanya maboresho. Utendaji wa sumaku za kudumu umeendelea kuboreka tangu kugunduliwa kwao. Kwa Alnicos (Al/Ni/Co aloi) katika miaka ya 1930, mageuzi haya yalidhihirishwa katika idadi ya juu ya ongezeko la bidhaa ya nishati (BH) max, ambayo iliboresha sana kipengele cha ubora wa sumaku za kudumu, na kwa kiasi fulani cha sumaku, kiwango cha juu cha msongamano wa nishati kinaweza Kubadilishwa kuwa nguvu inayoweza kutumika katika mashine zinazotumia sumaku.

Sumaku ya kwanza ya feri iligunduliwa kwa bahati mbaya mnamo 1950 katika maabara ya fizikia ya Philips Industrial Research huko Uholanzi. Msaidizi aliitengeneza kwa makosa - alitakiwa kuandaa sampuli nyingine ya kusoma kama nyenzo ya semiconductor. Ilibainika kuwa ilikuwa ya sumaku, kwa hivyo ilipitishwa kwa timu ya utafiti wa sumaku. Kwa sababu ya utendaji wake mzuri kama sumaku na gharama ya chini ya uzalishaji. Kwa hivyo, ilikuwa bidhaa iliyotengenezwa na Philips ambayo ilionyesha mwanzo wa ongezeko la haraka la matumizi ya sumaku za kudumu.

Katika miaka ya 1960, kwanza sumaku adimu duniani(sumaku adimu za kudumu duniani)zilifanywa kutoka kwa aloi za kipengele cha lanthanide, yttrium. Ni sumaku zenye nguvu zaidi za kudumu na sumaku ya kueneza kwa juu na upinzani mzuri kwa demagnetization. Ingawa ni ghali, ni dhaifu na haifanyi kazi kwa viwango vya juu vya joto, wanaanza kutawala soko huku maombi yao yanapokuwa muhimu zaidi. Umiliki wa kompyuta za kibinafsi ulienea katika miaka ya 1980, ambayo ilimaanisha mahitaji makubwa ya sumaku za kudumu kwa anatoa ngumu.

Aloi kama vile samarium-cobalt zilitengenezwa katikati ya miaka ya 1960 na kizazi cha kwanza cha metali za mpito na ardhi adimu, na mwishoni mwa miaka ya 1970, bei ya cobalt ilipanda sana kwa sababu ya usambazaji duni nchini Kongo. Wakati huo, sumaku za juu zaidi za samarium-cobalt (BH) max zilikuwa za juu zaidi na jumuiya ya utafiti ilibidi kuchukua nafasi ya sumaku hizi. Miaka michache baadaye, mwaka wa 1984, maendeleo ya sumaku ya kudumu kulingana na Nd-Fe-B ilipendekezwa kwanza na Sagawa et al. Kwa kutumia teknolojia ya madini ya poda katika Sumitomo Special Metals, kwa kutumia mchakato wa kuyeyuka kutoka kwa General Motors. Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini, (BH) max imeimarika kwa karibu karne moja, kuanzia ≈1 MGOe kwa chuma na kufikia takriban MGOe 56 kwa sumaku za NdFeB katika kipindi cha miaka 20 iliyopita.

Uendelevu katika michakato ya viwanda hivi karibuni imekuwa kipaumbele, na vipengele vya dunia adimu, ambavyo vimetambuliwa na nchi kama malighafi muhimu kutokana na hatari kubwa ya ugavi na umuhimu wa kiuchumi, vimefungua maeneo ya utafiti kuhusu sumaku mpya adimu zisizo na ardhi. Mwelekeo mmoja unaowezekana wa utafiti ni kuangalia nyuma sumaku za kudumu zilizotengenezwa mapema zaidi, sumaku za feri, na kuzisoma zaidi kwa kutumia zana na mbinu zote mpya zinazopatikana katika miongo ya hivi karibuni. Mashirika kadhaa sasa yanafanyia kazi miradi mipya ya utafiti ambayo inatumai kuchukua nafasi ya sumaku adimu za ardhini na njia mbadala za kijani kibichi na zenye ufanisi zaidi.