Древняя история неодимовых магнитов

1. История магнитов

История неодимовых магнитов начинается с древних открытий магнитов — природных намагниченных кусков магнетита, которые очаровали ранние цивилизации. Эти магниты, использовавшиеся для навигации и изучения магнетизма, заложили основу для нашего понимания магнитных свойств. В этой статье рассматривается путь от этих первоначальных открытий до разработки неодимовых магнитов, которые произвели революцию в различных отраслях промышленности благодаря своей непревзойденной прочности и универсальности.

Открытие магнетизма

Откуда взялся принцип магнетизма? Как мы пришли к тому, где находимся сегодня? Давайте начнем с магнитов, поскольку они считаются первыми магнитами.

• Магнитные камни: Магнитные камни — это куски магнетита или других природных намагниченных минералов.

• Магнетит: Магнетит — это железная руда, Fe3O4. Эти минералы не создаются и не намагничиваются человеком — на самом деле они намагничиваются естественным образом в результате ударов молнии!

  

Свойство магнетизма было впервые обнаружено благодаря этим камням. Куски магнитного камня, свободно подвешенные, были первыми магнитными компасами и важным элементом ранней навигации. Термин «магнитный камень» в среднеанглийском языке означает «грубый камень» или «ведущий камень».

В 600 году до нашей эры существуют рассказы о греческом мальчике, который прилип к определённому камню. В действительности же железные гвозди в его сандалиях притянулись к большому магниту. Это кажется важным, поскольку мы слышим от многих людей, что ферромагнитные предметы неожиданно «выпрыгивают» из-за стола и притягиваются к находящемуся рядом магниту! Упоминания о магнитных свойствах магнита восходят ко II веку до нашей эры и встречаются в китайской литературе.

Исторические события, предшествовавшие открытию неодимовых магнитов.

Итак, как же мы прошли путь от случайного обнаружения магнитных пород до сверхмощных неодимовых магнитов? Давайте рассмотрим хронологию событий в магнетизме, которые привели к открытию NdFeB.

• 0: Первые компасы были изготовлены из магнитного камня в Китае.

• 1175 год: Идея современного компаса была подробно изложена английским монахом Александром Неккамом . Примерно 100 лет спустя французский крестоносец развил идеи Неккама и объяснил, как может работать плавающая стрелка и точка опоры.

• 1600 год: Доктор Уильям Гилберт (совершенно верно) предположил, что Земля — это большой магнит.

  

• 1740 год: Говин Найт начал продавать искусственные магниты ученым.

  

• 1820 год: Ханс Кристиан Эрстед обнаружил, что когда он подносит компас к проходящему электрическому току, стрелка смещается. Так родилась идея электромагнетизма.

  

• 1831 год: Майкл Фарадей обнаружил, что электричество можно получать с помощью магнетизма, например, когда магнит, перемещающийся внутри медной катушки, вырабатывает электрический ток.

  

• 1883 год: Никола Тесла обнаружил, что магнитное поле вечно вращается, что и стало принципом работы переменного тока.

  

• 1917-1930: В течение этих 13 лет исследователи и производители начали экспериментировать с ингредиентами, используемыми для изготовления магнитов. В результате этих экспериментов были представлены кобальтовые, алнико и керамические магниты.

• 1960 год: Учёный ВВС США Карл Дж. Стрнат скорректировал количество различных элементов, используемых в обычных магнитах, чтобы создать ещё более сильные магниты. Эти магниты называются редкоземельными магнитами и используются до сих пор. Самый сильный магнит, который он выпустил, представлял собой комбинацию самария и кобальта (Sm2Co17).

2. Открытие неодимовых магнитов

В секторе редкоземельных элементов был достигнут значительный прогресс. Открытия доктора Стрната открыли возможности для создания более мощных магнитов в более компактном корпусе, но высокая стоимость сырья для SmCo-магнитов заставляла исследователей искать альтернативные решения.

В конце 1970-х годов из-за политических волнений в Заире (ныне Демократическая Республика Конго) произошел резкий скачок цен на кобальт . Это побудило исследователей искать редкоземельный магнит, не зависящий от кобальта.

Кто изобрел неодимовые магниты?

В 1984 году General Motors (GM) и Sumitomo Special Metals независимо друг от друга практически одновременно изобрели соединение NdFeB. Это соединение неодима, железа и бора позволило создать сверхмощный магнит по более низкой цене, чем SmCo. GM сосредоточилась на разработке нанокристаллических магнитов NdFeB, полученных методом быстрого охлаждения расплава, в то время как Sumitomo разрабатывала спеченные неодимовые магниты.

Неодимовые магниты обладают самым высоким максимальным энергетическим произведением среди всех редкоземельных магнитов. Они также имеют высокую коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию). Подробнее о значении коэрцитивной силы читайте в нашей статье «Почему магниты имеют форму подковы? ».

Эти свойства настолько эффективны по сравнению с другими редкоземельными магнитами, что они быстро стали мировым стандартом. Открытие неодимовых магнитов позволило разработать новые технологии и миниатюризировать существующие.