Wissenschaftler-Rennen, ein neuer Magnet für Elektronik-Ingenieur

Ein Magnet das Herzstück der Hightech-Produkte wie Handys und
Hybrid-Autos stützt sich auf eine immer knapper werdende Versorgung mit seltenen Erden
Element als Neodym bekannt. Jetzt einer der ursprünglichen Erfinder davon
Magnet hofft auf eine neue Generation von magnetischen Materialien schaffen, die
erleichtern oder von dieser Abhängigkeit befreien.

Der Neodym-Eisen-Bor Magnet stellt die stärkste
kommerzielle Magnet verfügbar heute, und hat eine Hauptrolle in vielen
entscheidend für die US-Wirtschaft und Verteidigung Technologien. Aber die USA
mit überwältigender Mehrheit stützt sich
nach China für seine Lieferung von Neodym und anderen seltenen Erden
Mineralien und China hat davor gewarnt, dass bald eine eigene Binnennachfrage kann
Sie abzuschneiden, dass Gewalt an.

Das bedeutet, dass die USA droht
ein Mangel an Neodym und anderen seltenen Erden es sei denn, er verbringt die
Zeit und Geld zu beginnen Bergbau seine eigene ziemlich unerschlossene Reserven. Die
Möglichkeit einer Verknappung führte auch zu erneuten Forschung, die darauf abzielen
entwickeln weniger abhängig von Neodym Magnete.

"Es wurde 27 oder 28 Jahre seit der Entdeckung von Neodym-Eisen-Bor
(Nd-Fe-B), und wir haben nicht noch eine bessere Magnet gefunden ", sagte George
Hadjipanayis, ein Physiker an der Universität von Delaware und Miterfinder
die Nd-Fe-B-Magneten.

Hadjipanayis führt eine gemeinsame Forschungsanstrengungen mit $ 4,6 Millionen
bei der Finanzierung von ARPA-E, dem US-Department of Energy Agency,
mit hohem Risiko, aber potenziell hohe Auszahlung Projekte unterstützt.

Nd-Fe-B Magnete haben gut für alles vom Computer schwer gearbeitet
Laufwerke für Windkraftanlagen und der Prius von Toyota wegen ihrer außergewöhnlichen
magnetische Kraft – das Energieprodukt solche Magnete erreichen 50
Millionen oder sogar 60 Millionen Megagauss-Oersteds (MGOe). Zum Vergleich:
das Energieprodukt häufigeren Ferrit-Magneten ist nur 4 Millionen
auf 5 Millionen MGOe.

"Je höher die Stärke des Magneten, je kleiner die Menge an
Magnet für eine bestimmte Anwendung brauche Sie", sagte Hadjipanayis
TechNewsDaily. Er fügte hinzu, dass Nd-Fe-B Magneten eine entscheidende Rolle in spielen
immer kleinere elektronische Geräte zu bauen. (Lesen Sie "Die"
Gemeinsame Elemente der Innovation")

Drei Wege zu einer besseren magnet

Hadjipanayis und seine Forscherkollegen planen, drei verfolgen
verschiedene Routen, möglicherweise einen Next-Gen-Magnet-Durchbruch zu erreichen.

Zunächst plant die US-Department of Energy Ames Laboratory in Iowa
neue Materialien, basierend auf Kombinationen von seltenen untersuchen
Erden, Übergang Metall-Elemente und einige Elemente, die nicht
Magnete wurde vor untersucht.

Viele solcher Elemente erfordern besondere Arbeitsbedingungen Lab unter hohem
Drücke und Temperaturen, und erstellen Sie zusätzliche Herausforderungen, weil sie
haben Sie hohe Reaktivität oder Toxizität.

Zweitens wird ein Ansatz unter der Leitung von der University of Nebraska zu versuchen
entwickeln Sie ein Magnet Seltenerd-frei. Dies hat eine Herausforderung da bewährt.
vorhandenen Magneten ohne seltene Erden haben viel niedrigere magnetische Kraft,
aber es gibt einige theoretische Vorstellungen über das Ändern der Kristall Symmetrie
Eisen-Kobalt-Legierungen mit einigen nicht-magnetischen Elementen als
ersetzt.

Drittens werden die Hadjipanayis und der University of Delaware versuchen, erstellen
ein neues magnetisches Material, das die besten Eigenschaften von Nd-Fe-B kombiniert
und Eisen. Das Material würde im Idealfall am Ende mit hoher Magnetisierung und
auch widerstehen Sie stark Entmagnetisierung.

Simulationen haben vorausgesagt, dass ein Next-Gen-Magnet so gebaut
eine magnetische Kraft von mehr als 100 Millionen MGOe hätten, und vielleicht
auch Schrägstrich Verwendung von Neodym Magnete von 30 oder 40 Prozent.

Spürt den Druck

Alle Bemühungen um die Schaffung solcher Magnetmaterial haben ins Stocken geraten, über die
letzten paar Jahrzehnte, aber Hadjipanayis hoffe sieht in einem neuen Bottom-up-Ansatz
Das vermischt sich Nanopartikel
der Nd-Fe-B der unglaublich kleinen Maßstab nur Milliardstel Meter,
oder weit kleiner als die Breite eines menschlichen Haares.

Andere Forschung zu den Teilnehmern gehören Northeastern University, Virginia
Commonwealth-Universität und der Electron Energy Corporation – einer der
der letzte US-Unternehmen machen Seltenerd Magneten.

Die Gruppe hat einen ehrgeizigen Zeitplan zusammengestellt, der zwei beinhaltet
Jahren für das Experimentieren mit Materialien, bevor Sie hoffentlich setzen
gemeinsam einen neuen Magnet-Prototyp im dritten Jahr.

"Es ist ein schnell bewegendes Programm, so begann ich bereits Gefühl der
Druck,"sagte Hadjipanayis. "Hoffentlich haben wir einen Durchbruch,
führt zu einigen Permanent-Magneten."

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