История неодимовых магнитов

1. История магнитов

История неодимовых магнитов начинается с открытия в древности магнетитов – естественно намагниченных кусков магнетита, которые привлекали внимание ранних цивилизаций. Эти магниты, использовавшиеся в навигации и изучении магнетизма, заложили основу нашего понимания магнитных свойств. В этой статье рассматривается путь от этих первых 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, что имеем сегодня? Начнём с магнитных железняков, поскольку они считаются первыми магнитами.

• Магнитные железняки: Магнитные железняки — это кусок магнетита или другого естественно намагниченного минерала.

• Магнетит: Магнетит — это железная руда Fe3O4. Эти минералы не созданы и не намагничены человеком — на самом деле они намагничиваются естественным образом, во время ударов молнии!

  

Свойство магнетизма было впервые обнаружено благодаря этим камням. Кусочки магнитного железняка, свободно подвешенные, служили первыми магнитными компасами и играли важную роль в навигации. Термин «магнитный железняк» в среднеанглийском языке означает «камень-проводник» или «направляющий камень».

В 600 году до нашей эры существует история о греческом мальчике, который оказался приклеенным к камню. На самом деле железные гвозди в его сандалиях притянулись к большому магниту. Это кажется важным, поскольку мы слышим от многих людей, у которых ферромагнитные предметы неожиданно «выпрыгивали» со стола, притягиваясь к ближайшему магниту! Упоминания о магнитных свойствах магнита встречаются в китайской литературе ещё во II веке до нашей эры.

Исторические события, приведшие к открытию неодимовых магнитов

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

• 0: Первые компасы были сделаны из магнита в Китае.

• 1175: Идея современного компаса была подробно описана английским монахом Александром Некамом . Примерно 100 лет спустя французский крестоносец развил идеи Некама и объяснил, как могут работать плавающая стрелка и точка опоры.

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

  

• 1740: Говин Найт начал продавать искусственные магниты ученым.

  

• 1820: Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что если поместить компас рядом с проходящим электрическим током, стрелка придёт в движение. Так родилась идея электромагнетизма.

  

• 1831: Майкл Фарадей открыл, что электричество можно получать посредством магнетизма, например, магнит, движущийся через медную катушку, создает электрический ток.

  

• 1883: Никола Тесла открыл, что магнитное поле постоянно вращается, что легло в основу переменного тока.

  

• 1917–1930: В течение этого 13-летнего периода исследователи и производители начали экспериментировать с компонентами, используемыми для изготовления магнитов. В результате этих экспериментов были созданы кобальтовые, альниковые и керамические магниты.

• 1960: Учёный ВВС США Карл Дж. Стрнат регулировал количество различных элементов, используемых в обычных магнитах, чтобы сделать их ещё более сильными. Такие магниты называются редкоземельными и используются до сих пор. Самый сильный из созданных им магнитов представлял собой комбинацию самария и кобальта (Sm2Co17).

2. Открытие неодимовых магнитов

В области редкоземельных металлов был достигнут значительный прогресс. Открытия доктора Стрната открыли путь к созданию более мощных магнитов в меньшем корпусе, но высокая стоимость сырья для магнитов SmCo заставляла исследователей искать альтернативу.

В конце 1970-х годов из-за политических беспорядков в Заире (ныне Демократическая Республика Конго) произошел резкий скачок цен на кобальт . Это побудило исследователей заняться поиском редкоземельного магнита, не зависящего от кобальта.

Кто изобрел неодимовые магниты?

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