L-istorja tal-kalamiti permanenti rari għall-muturi

Elementi tal-art rari (kalamiti permanenti tad-dinja rari) huma 17-il element metalliku fin-nofs tat-tabella perjodika (numri atomiċi 21, 39, u 57-71) li għandhom proprjetajiet fluworexxenti, konduttivi u manjetiċi mhux tas-soltu li jagħmluhom inkompatibbli ma 'metalli aktar komuni bħall-Ħadid) huwa utli ħafna meta liga jew imħallat f'ammonti żgħar. Ġeoloġikament, l-elementi tad-dinja rari mhumiex partikolarment rari. Depożiti ta 'dawn il-metalli jinstabu f'ħafna partijiet tad-dinja, u xi elementi huma preżenti bejn wieħed u ieħor fl-istess ammont bħar-ram jew il-landa. Madankollu, elementi tad-dinja rari qatt ma nstabu f'konċentrazzjonijiet għoljin ħafna u ħafna drabi huma mħallta ma 'xulxin jew ma' elementi radjuattivi bħall-uranju. Il-proprjetajiet kimiċi ta 'elementi rari tad-dinja jagħmluha diffiċli biex tissepara mill-materjali tal-madwar, u dawn il-proprjetajiet jagħmlu wkoll Huma diffiċli biex jiġu purifikati. Il-metodi ta 'produzzjoni attwali jeħtieġu ammonti kbar ta' minerali u jiġġeneraw ammonti kbar ta 'skart perikoluż biex jiġu estratti biss ammonti żgħar ta' metalli rari, bi skart minn metodi ta 'proċessar inklużi ilma radjuattiv, fluworin tossiku u aċidi.

L-ewwel kalamiti permanenti skoperti kienu minerali li pprovdew kamp manjetiku stabbli. Sa l-bidu tas-seklu 19, il-kalamiti kienu fraġli, instabbli, u magħmula mill-azzar tal-karbonju. Fl-1917, il-Ġappun skopra l-azzar tal-kalamita tal-kobalt, li għamel titjib. Il-prestazzjoni tal-kalamiti permanenti kompliet titjieb mill-iskoperta tagħhom. Għal Alnicos (ligi Al/Ni/Co) fis-snin 30, din l-evoluzzjoni kienet manifestata fin-numru massimu ta 'prodott tal-enerġija miżjud (BH) max, li tejbet ħafna l-fattur ta' kwalità ta 'kalamiti permanenti, u għal volum partikolari ta' kalamiti, il- densità massima ta 'enerġija tista' tiġi Konvertita għal enerġija li tista 'tintuża f'magni li jużaw kalamiti.

L-ewwel kalamita tal-ferrite ġiet skoperta aċċidentalment fl-1950 fil-laboratorju tal-fiżika li jappartjeni lil Philips Industrial Research fl-Olanda. Assistent sintetizzaha bi żball – suppost kellu jipprepara kampjun ieħor biex jistudja bħala materjal semikonduttur. Instab li fil-fatt kien manjetiku, għalhekk ġie mgħoddi lit-tim ta 'riċerka manjetika. Minħabba l-prestazzjoni tajba tiegħu bħala kalamita u spiża tal-produzzjoni aktar baxxa. Bħala tali, kien prodott żviluppat minn Philips li mmarka l-bidu ta 'żieda mgħaġġla fl-użu ta' kalamiti permanenti.

In the 1960s, the first rare earth magnets(kalamiti permanenti tad-dinja rari)kienu magħmula minn ligi tal-element lantanid, ittriju. Huma l-kalamiti permanenti l-aktar b'saħħithom b'manjetizzazzjoni ta 'saturazzjoni għolja u reżistenza tajba għad-demagnetization. Għalkemm huma għaljin, fraġli u ineffiċjenti f'temperaturi għoljin, qed jibdew jiddominaw is-suq hekk kif l-applikazzjonijiet tagħhom isiru aktar rilevanti. Is-sjieda ta 'kompjuters personali saret mifruxa fis-snin 80, li fisser domanda għolja għal kalamiti permanenti għall-hard drives.

Ligi bħal samarium-cobalt ġew żviluppati f'nofs is-sittinijiet bl-ewwel ġenerazzjoni ta 'metalli ta' transizzjoni u terrestri rari, u fl-aħħar tas-snin sebgħin, il-prezz tal-kobalt żdied b'mod sever minħabba provvisti instabbli fil-Kongo. F'dak iż-żmien, l-ogħla kalamiti permanenti samarium-cobalt (BH) max kien l-ogħla u l-komunità tar-riċerka kellha tissostitwixxi dawn il-kalamiti. Ftit snin wara, fl-1984, l-iżvilupp ta 'kalamiti permanenti bbażati fuq Nd-Fe-B ġie propost għall-ewwel darba minn Sagawa et al. Bl-użu tat-teknoloġija tal-metallurġija tat-trab f'Sumitomo Special Metals, bl-użu tal-proċess tal-għażil tat-tidwib minn General Motors. Kif muri fil-figura hawn taħt, (BH) max tjiebet fuq kważi seklu, li jibda minn ≈1 MGOe għall-azzar u jilħaq madwar 56 MGOe għall-kalamiti NdFeB matul l-aħħar 20 sena.

Is-sostenibbiltà fil-proċessi industrijali reċentement saret prijorità, u l-elementi tad-dinja rari, li ġew rikonoxxuti mill-pajjiżi bħala materja prima ewlenija minħabba r-riskju għoli ta 'provvista u l-importanza ekonomika tagħhom, fetħu oqsma għal riċerka f'kalamiti permanenti ġodda ħielsa mill-art rari. Direzzjoni ta 'riċerka waħda possibbli hija li tħares lura lejn il-kalamiti permanenti żviluppati l-aktar kmieni, kalamiti tal-ferrite, u tistudjahom aktar billi tuża l-għodod u l-metodi l-ġodda kollha disponibbli f'dawn l-aħħar deċennji. Diversi organizzazzjonijiet issa qed jaħdmu fuq proġetti ta 'riċerka ġodda li jittamaw li jissostitwixxu kalamiti ta' art rari b'alternattivi aktar ħodor u effiċjenti.