Historia e magnetëve të përhershëm të tokës së rrallë për motorë

Elementet e rralla toke (magnet të përhershëm të tokës së rrallë) janë 17 elementë metalikë në mes të tabelës periodike (numrat atomik 21, 39 dhe 57-71) që kanë veti të pazakonta fluoreshente, përcjellëse dhe magnetike që i bëjnë ato të papajtueshme me metale më të zakonshme si hekuri) është shumë i dobishëm kur të aliazhuara ose të përziera në sasi të vogla. Në aspektin gjeologjik, elementët e rrallë të tokës nuk janë veçanërisht të rrallë. Depozitat e këtyre metaleve gjenden në shumë pjesë të botës, dhe disa elementë janë të pranishëm në përafërsisht të njëjtën sasi si bakri ose kallaji. Megjithatë, elementët e tokës së rrallë nuk janë gjetur kurrë në përqendrime shumë të larta dhe shpesh përzihen me njëri-tjetrin ose me elementë radioaktivë si uraniumi. Vetitë kimike të elementeve të tokës së rrallë e bëjnë të vështirë ndarjen nga materialet përreth, dhe këto veti gjithashtu bëjnë që ato të jenë të vështira për t'u pastruar. Metodat aktuale të prodhimit kërkojnë sasi të mëdha xehe dhe gjenerojnë sasi të mëdha mbetjesh të rrezikshme për të nxjerrë vetëm sasi të vogla të metaleve të rralla të tokës, me mbetje nga metodat e përpunimit duke përfshirë ujin radioaktiv, fluorin toksik dhe acidet.

Magnetët më të hershëm të përhershëm të zbuluar ishin minerale që siguronin një fushë magnetike të qëndrueshme. Deri në fillim të shekullit të 19-të, magnetët ishin të brishtë, të paqëndrueshëm dhe të bërë prej çeliku të karbonit. Në vitin 1917, Japonia zbuloi çelikun me magnet kobalt, i cili bëri përmirësime. Performanca e magnetëve të përhershëm ka vazhduar të përmirësohet që nga zbulimi i tyre. Për Alnicos (aliazhet Al/Ni/Co) në vitet 1930, ky evolucion u shfaq në numrin maksimal të produktit të rritur të energjisë (BH)max, i cili përmirësoi shumë faktorin e cilësisë së magnetëve të përhershëm, dhe për një vëllim të caktuar magnetësh, dendësia maksimale e energjisë mund të shndërrohet në fuqi që mund të përdoret në makinat që përdorin magnet.

The first ferrite magnet was accidentally discovered in 1950 in the physics laboratory belonging to Philips Industrial Research in the Netherlands. An assistant synthesized it by mistake - he was supposed to prepare another sample to study as a semiconductor material. It was found that it was actually magnetic, so it was passed on to the magnetic research team. Due to its good performance as a magnet and lower production cost. As such, it was a Philips-developed product that marked the beginning of a rapid increase in the use of permanent magnets.

Në vitet 1960, magnetët e parë të tokës së rrallë(magnet të përhershëm të tokës së rrallë)janë bërë nga lidhjet e elementit lantanid, ittrium. Ata janë magnetët më të fortë të përhershëm me magnetizim të lartë të ngopjes dhe rezistencë të mirë ndaj demagnetizimit. Megjithëse janë të shtrenjta, të brishta dhe joefikase në temperatura të larta, ato kanë filluar të dominojnë tregun pasi aplikimet e tyre bëhen më të rëndësishme. Pronësia e kompjuterëve personalë u bë e përhapur në vitet 1980, gjë që nënkuptonte kërkesë të lartë për magnet të përhershëm për disqet e ngurtë.

Lidhjet si samarium-kobalti u zhvilluan në mesin e viteve 1960 me gjeneratën e parë të metaleve në tranzicion dhe tokave të rralla, dhe në fund të viteve 1970, çmimi i kobaltit u rrit ndjeshëm për shkak të furnizimeve të paqëndrueshme në Kongo. Në atë kohë, magnetet më të larta të përhershme samarium-kobalt (BH)max ishin më të lartat dhe komuniteti hulumtues duhej t'i zëvendësonte këta magnet. Disa vite më vonë, në 1984, zhvillimi i magneteve të përhershëm të bazuar në Nd-Fe-B u propozua për herë të parë nga Sagawa et al. Duke përdorur teknologjinë e metalurgjisë pluhur në Sumitomo Special Metals, duke përdorur procesin e tjerrjes së shkrirjes nga General Motors. Siç tregohet në figurën më poshtë, (BH)max është përmirësuar gjatë gati një shekulli, duke filluar nga ≈1 MGOe për çelikun dhe duke arritur rreth 56 MGOe për magnetët NdFeB gjatë 20 viteve të fundit.

Qëndrueshmëria në proceset industriale është bërë kohët e fundit një prioritet dhe elementët e tokës së rrallë, të cilët janë njohur nga vendet si lëndë e parë kryesore për shkak të rrezikut të lartë të furnizimit dhe rëndësisë ekonomike, kanë hapur zona për kërkime në magnete të rinj të përhershëm pa tokë të rrallë. Një drejtim i mundshëm i kërkimit është të shikojmë prapa në magnetët e përhershëm më të hershëm të zhvilluar, magnetët ferrit, dhe t'i studiojmë ato më tej duke përdorur të gjitha mjetet dhe metodat e reja të disponueshme në dekadat e fundit. Disa organizata po punojnë tani në projekte të reja kërkimore që shpresojnë të zëvendësojnë magnetët e tokës së rrallë me alternativa më të gjelbra dhe më efikase.