මෝටර් සඳහා දුර්ලභ පෘථිවි ස්ථිර චුම්බක ඉතිහාසය

දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්රව්ය (දුර්ලභ පෘථිවි ස්ථිර චුම්බක) යනු ආවර්තිතා වගුවේ මැද ඇති ලෝහමය මූලද්‍රව්‍ය 17ක් (පරමාණුක ක්‍රමාංක 21, 39, සහ 57-71) අසාමාන්‍ය ප්‍රතිදීප්ත, සන්නායක සහ චුම්බක ගුණ ඇති ඒවා යකඩ වැනි වඩාත් පොදු ලෝහ සමඟ නොගැලපෙන විට ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ. මිශ්ර ලෝහ හෝ කුඩා ප්රමාණවලින් මිශ්ර. භූ විද්‍යාත්මකව ගත් කල, දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය විශේෂයෙන් දුර්ලභ නොවේ. මෙම ලෝහවල තැන්පතු ලෝකයේ බොහෝ ප්‍රදේශවල දක්නට ලැබෙන අතර සමහර මූලද්‍රව්‍ය දළ වශයෙන් තඹ හෝ ටින් වලට සමාන ප්‍රමාණයකින් පවතී. කෙසේ වෙතත්, දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය කිසි විටෙක ඉතා ඉහළ සාන්ද්‍රණයකින් හමු වී නොමැති අතර ඒවා බොහෝ විට එකිනෙකින් හෝ යුරේනියම් වැනි විකිරණශීලී මූලද්‍රව්‍ය සමඟ මිශ්‍ර වේ. දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යවල රසායනික ගුණාංග නිසා අවට ද්‍රව්‍ය වලින් වෙන් කිරීම දුෂ්කර වන අතර මෙම ගුණාංග නිසා ඒවා පිරිසිදු කිරීමටද අපහසු වේ. වත්මන් නිෂ්පාදන ක්‍රම සඳහා ලෝපස් විශාල ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වන අතර විකිරණශීලී ජලය, විෂ ෆ්ලෝරීන් සහ අම්ල ඇතුළු පිරිසැකසුම් ක්‍රමවලින් අපද්‍රව්‍ය සමඟ දුර්ලභ පාංශු ලෝහ කුඩා ප්‍රමාණයක් පමණක් නිස්සාරණය කිරීම සඳහා විශාල අන්තරායකර අපද්‍රව්‍ය ජනනය කරයි.

ස්ථායී චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් සපයන ඛනිජ ලවණ සොයා ගත් මුල්ම ස්ථිර චුම්බක වේ. 19 වන ශතවර්ෂයේ මුල් භාගය වන තෙක්, චුම්බක බිඳෙනසුලු, අස්ථායී සහ කාබන් වානේ වලින් සාදා ඇත. 1917 දී ජපානය කොබෝල්ට් මැග්නට් වානේ සොයා ගත් අතර එය වැඩිදියුණු කරන ලදී. ස්ථිර චුම්බකවල ක්‍රියාකාරිත්වය ඔවුන්ගේ සොයාගැනීමේ සිට අඛණ්ඩව වැඩිදියුණු වී ඇත. 1930 ගණන්වල Alnicos (Al/Ni/Co මිශ්‍ර ලෝහ) සඳහා, මෙම පරිණාමය උපරිම ශක්ති නිෂ්පාදන (BH) උපරිම සංඛ්‍යාවෙන් ප්‍රකාශ විය, එය ස්ථිර චුම්බකවල ගුණාත්මක සාධකය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කළ අතර, දී ඇති චුම්බක පරිමාවක් සඳහා, උපරිම ශක්ති ඝනත්වය චුම්බක භාවිතා කරන යන්ත්‍රවල භාවිතා කළ හැකි බලය බවට පරිවර්තනය කළ හැකිය.

පළමු ෆෙරයිට් චුම්බකය 1950 දී නෙදර්ලන්තයේ Philips Industrial Research ආයතනයට අයත් භෞතික විද්‍යාගාරයේදී අහම්බෙන් සොයා ගන්නා ලදී. සහායකයකු එය වැරදීමකින් සංස්ලේෂණය කළේය - ඔහු අර්ධ සන්නායක ද්රව්යයක් ලෙස අධ්යයනය කිරීම සඳහා තවත් නියැදියක් සකස් කිරීමට නියමිත විය. එය ඇත්ත වශයෙන්ම චුම්බක බව සොයා ගන්නා ලදී, එබැවින් එය චුම්බක පර්යේෂණ කණ්ඩායම වෙත ලබා දෙන ලදී. චුම්බකයක් ලෙස එහි හොඳ කාර්ය සාධනය සහ අඩු නිෂ්පාදන පිරිවැය හේතුවෙන්. ඒ අනුව, එය ස්ථිර චුම්බක භාවිතයේ ශීඝ්‍ර වර්ධනයක ආරම්භය සනිටුහන් කළ ෆිලිප්ස් විසින් දියුණු කරන ලද නිෂ්පාදනයක් විය.

1960 ගණන්වලදී, පළමු දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බක(දුර්ලභ පෘථිවි ස්ථිර චුම්බක)ලැන්තනයිඩ් මූලද්‍රව්‍ය වන යිට්‍රියම් මිශ්‍ර ලෝහ වලින් සාදන ලදී. ඒවා ඉහළ සන්තෘප්ත චුම්බකකරණය සහ demagnetization සඳහා හොඳ ප්‍රතිරෝධයක් සහිත ශක්තිමත්ම ස්ථිර චුම්බක වේ. අධික උෂ්ණත්වවලදී ඒවා මිල අධික, බිඳෙනසුලු සහ අකාර්යක්ෂම වුවද, ඒවායේ යෙදුම් වඩාත් අදාළ වන බැවින් ඒවා වෙළඳපල ආධිපත්යය දැරීමට පටන් ගනී. 1980 ගණන්වල පුද්ගලික පරිගණකවල හිමිකාරිත්වය පුළුල් විය, එයින් අදහස් කළේ දෘඪ තැටි සඳහා ස්ථිර මැග්නට් සඳහා ඉහළ ඉල්ලුමක් ඇති විය.

සමරියම්-කොබෝල්ට් වැනි මිශ්‍ර ලෝහ 1960 දශකයේ මැද භාගයේදී සංක්‍රාන්ති ලෝහ සහ දුර්ලභ පෘථිවි පළමු පරම්පරාව සමඟ සංවර්ධනය කරන ලද අතර 1970 ගණන්වල අගභාගයේදී කොංගෝවේ අස්ථායී සැපයුම් හේතුවෙන් කොබෝල්ට් මිල දැඩි ලෙස ඉහළ ගියේය. එකල, ඉහළම සමරියම්-කොබෝල්ට් ස්ථිර චුම්බක (BH)max ඉහළම වූ අතර පර්යේෂණ ප්‍රජාවට මෙම චුම්බක ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට සිදු විය. වසර කිහිපයකට පසු, 1984 දී, Nd-Fe-B මත පදනම් වූ ස්ථිර චුම්බක සංවර්ධනය කිරීම මුලින්ම යෝජනා කරන ලද්දේ Sagawa et al විසිනි. සුමිටෝමෝ විශේෂ ලෝහවල කුඩු ලෝහ තාක්ෂණය භාවිතා කිරීම, ජෙනරල් මෝටර්ස් වෙතින් දියවන භ්‍රමණය ක්‍රියාවලිය භාවිතා කිරීම. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, (BH)max වානේ සඳහා ≈1 MGOe වලින් ආරම්භ වී පසුගිය වසර 20 තුළ NdFeB චුම්බක සඳහා 56 MGOe දක්වා ළඟා වෙමින් සියවසකට ආසන්න කාලයක් පුරා වැඩි දියුණු වී ඇත.

කාර්මික ක්‍රියාවලීන්හි තිරසාරභාවය මෑතකදී ප්‍රමුඛතාවයක් බවට පත්ව ඇති අතර, ඉහළ සැපයුම් අවදානම සහ ආර්ථික වැදගත්කම හේතුවෙන් රටවල් විසින් ප්‍රධාන අමුද්‍රව්‍ය ලෙස හඳුනාගෙන ඇති දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය, නව දුර්ලභ පෘථිවි රහිත ස්ථිර චුම්බක පිළිබඳ පර්යේෂණ සඳහා ක්ෂේත්‍ර විවෘත කර ඇත. හැකි එක් පර්යේෂණ දිශාවක් නම්, පැරණිතම සංවර්ධිත ස්ථිර චුම්බක, ෆෙරයිට් චුම්බක දෙස ආපසු හැරී බැලීම සහ මෑත දශකවල ඇති සියලුම නව මෙවලම් සහ ක්‍රම භාවිතා කරමින් ඒවා තවදුරටත් අධ්‍යයනය කිරීමයි. දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බක වෙනුවට හරිත, වඩා කාර්යක්ෂම විකල්ප සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වන නව පර්යේෂණ ව්‍යාපෘති සඳහා සංවිධාන කිහිපයක් දැන් කටයුතු කරමින් සිටී.