Czy magnesy neodymowe mogą być jeszcze silniejsze?

Magnesy neodymowe, znane również jako magnesy NdFeB (neodym-żelazo-bor), są obecnie najmocniejszymi komercyjnie dostępnymi magnesami trwałymi na świecie.

7 maja 2025  08:43

Jednym z głównych powodów, dla których magnesy neodymowe są uważane za najsilniejsze, jest ich potężne pole magnetyczne.   |  fot. mat. partnera

Jednak w obliczu rosnącego zapotrzebowania na coraz wydajniejsze urządzenia, pojawia się pytanie: czy możemy stworzyć jeszcze silniejsze magnesy neodymowe?

Co decyduje o sile magnesu neodymowego? 

To, jaką siłę posiada magnes neodymowy, zależy od kilku kluczowych czynników:

* Klasa magnetyczna (N) - oznaczana literą N i liczbą (np. N45, N52) determinuje to, jak silne są magnesy. Im wyższa liczba, tym silniejszy magnes. Obecnie najwyższą dostępną komercyjnie klasą jest N52, podczas gdy w warunkach laboratoryjnych osiągnięto już N54.

* Skład i mikrostruktura — proporcje neodymu, żelaza i boru oraz obecność dodatków, takich jak dysproz (Dy), kobalt (Co) czy terb (Tb) znacząco wpływają na właściwości magnetyczne. Równie istotna jest mikrostruktura materiału, w tym wielkość i orientacja ziaren magnetycznych.

* Temperatura pracy — standardowe magnesy neodymowe tracą swoje właściwości w wyższych temperaturach. Magnesy z dodatkiem dysprozu mogą działać w temperaturach do 200°C, ale kosztem nieznacznego obniżenia siły przyciągania w temperaturze pokojowej.

Metody zwiększania siły magnesów neodymowych 

Naukowcy i inżynierowie, chcąc stworzyć mocny magnes neodymowy, nieustannie pracują nad różnorodnymi metodami zwiększania jego siły. Wśród najważniejszych kierunków badań można wyróżnić:

* Optymalizacja składu chemicznego — wprowadzanie precyzyjnie dobranych domieszek pierwiastków ziem rzadkich, takich jak dysproz, terb czy gadolin, może znacząco poprawić właściwości magnetyczne i odporność termiczną magnesów.

* Udoskonalona metoda wytwarzania — szczególnie obiecujące są metody prasowania izostatycznego na gorąco (HIP), które znacząco poprawiają gęstość materiału i orientację ziaren magnetycznych.

* Struktury hybrydowe i wielowarstwowe — łączenie różnych typów materiałów magnetycznych w jednej strukturze pozwala wykorzystać zalety każdego z nich.

* Nanotechnologia i inżynieria granic ziaren — kontrolowanie struktury materiału na poziomie nanometrycznym pozwala na precyzyjne kształtowanie domeny magnetycznej i granic poszczególnych ziaren. 

Wyzwania i ograniczenia 

Mimo znaczących postępów w technologii magnesów neodymowych istnieją fundamentalne ograniczenia fizyczne, które utrudniają dalsze zwiększanie ich siły, takie jak teoretyczna granica magnesu, dostępność surowców czy zachowanie kompromisu między parametrami. Choć zbliżamy się do teoretycznych limitów właściwości magnesów neodymowych, innowacyjne techniki wytwarzania, optymalizacja składu i nowe podejścia do projektowania materiałów magnetycznych wciąż pozwalają na stopniowe zwiększanie ich siły. 

Jednocześnie, badania nad alternatywnymi materiałami magnetycznymi mogą doprowadzić do przełomu, który przekroczy ograniczenia obecnej technologii. Niezależnie od kierunku rozwoju, magnesy neodymowe pozostaną kluczowym elementem nowoczesnych technologii, a każde zwiększenie ich wydajności będzie miało znaczący wpływ na rozwój elektroniki, transportu i energetyki odnawialnej.

Artykuł sponsorowany