ЭКОТОК Альтернативная энергетика ветряки солнечные батареи тепловые насосы электромобили биотопливо энергосбережение  спецтехника автомобили строительство выставки eco technology
 
 

Новый тип магнитов решает проблему редких элементов

Новый тип магнитов

Целое может быть больше, чем сумма его частей. Это странное правило нередко всплывает, когда учёные экспериментируют с веществом на микро- и наноуровне. И не важно, о химических или физических свойствах образцов идёт речь. На этом же принципе, говорят исследователи, в лабораториях уже работают магниты будущего.

 

Редкоземельный элементы используются в широком спектре отраслей — от приборостроения до химической промышленности. В технике такие вещества служат основой сильных и лёгких магнитов, в свою очередь, необходимых для построения мощных и компактных электромоторов.

Некоторые эксперты обеспокоены будущим данной индустрии из-за того, что потребление редкоземельных металлов растёт, и в то же время есть опасение, что Китай, добывающий львиную долю этих элементов (96-97%), сократит экспорт. К примеру, по оценке министерства энергетики США, мировой спрос на неодим, ключевой ингредиент мощных постоянных магнитов, превысит предложение в 2015-2020 годах.

Выход из положения нашли физики из исследовательского отделения GE Global Research , а также межинститутская группа учёных, возглавляемая физиками из университета Делавэра. Ранее экспериментаторы пытались усилить магниты на основе неодима, подбирая новые рецепты сплавов и режимы кристаллизации. Но, по мнению Фрэнка Джонсона (Frank Johnson), возглавляющего исследовательскую программу по магнитам в GE, в будущем этот подход перестанет давать плоды.

А ведь это не значит, что из постоянных магнитов уже выжато всё, что можно. Просто настало время подойти к решению задачи с иной стороны. «Теперь наша надежда – нанокомпозиты», — объясняет Джордж Хаджипанайис из университета Делавэра.

Такие материалы могут состоять, к примеру, из двух и более типов наночастиц — на базе неодима и на основе железа (или кобальта), чередующихся на микроуровне. Испытывая так называемое обменное взаимодействие, они придают композиту более сильные магнитные свойства, чем обеспечивали бы те же самые элементы в обычном сплаве.

 

Магниты нового поколения экспериментаторы собирают при содействии поверхностно-активных веществ из частиц с высокими намагниченностю и коэрцитивностью (иллюстрация с сайта udel.edu).

Общий эффект оказывается мощнее, чем простая сумма частей. А это означает, что нанокомпозитные магниты будут сильнее при меньшем весе, а главное – они будут содержать меньше тех самых редкоземельных элементов.

 

В начале 1980-х Хаджипанайис был одним из учёных, которые открыли высокие магнитные свойства состава неодим-железо-бор. Теперь Джордж намерен запустить новый виток индустрии мощных постоянных магнитов (фото с сайта udel.edu).

В прошлом году на развитие этой интересной программы американское министерство энергетики выделило около $2,25 миллиона компании GE и примерно $4,5 миллиона – «магнитной» группе Хаджипанайиса.

Учёные уже умеют создавать магнитные «наноконструкторы», правда, в виде тонких плёнкок. Сейчас исследователи ломают головы над следующим шагом – масштабированием технологии, необходимой для производства крупных магнитов. Здесь ещё есть ряд нерешённых вопросов, скажем, обеспечение плотной упаковки частиц в объёме так, чтобы они наиболее эффективно взаимодействовали друг с другом.

Готовые чудо-составы GE намерена представить в течение ближайшей пары лет, специалисты из Делавэра тоже постараются не отставать.

www.membrana.ru

Электрика, альтернативная энергия,электрооборудование

 
 
Добавление комментариев временно отключено!