Magneter är en oändlig källa till nöje, för att inte tala om en bekvämlighet när det kommer till kylskåpsanteckningar och whiteboardtavlor! Men när det kommer till industriell användning, som de som används av flygvapnet och NASA, är det bara en typ av magnet som gör betyget. Dessa kallas Rare Earth Magnets, en uppsättning starka permanentmagneter gjorda av legeringar av vissa jordelement. Dessa grundämnen faller in i kategorin sällsynta jordartsmetaller (eller metaller), som är en samling av sjutton grundämnen i det periodiska systemet; nämligen skandium, yttrium och de femton lantaniderna. Trots sitt namn är sällsynta jordartsmetaller faktiskt ganska rikligt förekommande, men är så namngivna på grund av sina geokemiska egenskaper, de finns sällan i ekonomiskt exploateringsbara koncentrationer.
Sällsynta jordartsmetaller är ferromagnetiska, vilket betyder att de, precis som järn, kan magnetiseras. Men eftersom de flesta sällsynta jordartsmetaller har låga Curie-temperaturer (temperaturen vid vilken de uppvisar magnetiska egenskaper), vilket betyder att de bara är magnetiska vid låga temperaturer. De flesta bildar dock föreningar med övergångsmetaller som järn, nickel och kobolt, som har högre Curie-temperaturer och kan därför blandas med dem för att förbättra deras naturliga magnetiska egenskaper. Det finns två typer: neodymmagneter och samarium-koboltmagneter. De förstnämnda, som uppfanns på 1980-talet, är den starkaste och mest prisvärda typen av sällsynta jordartsmetallmagneter, tillverkade av neodym, järn och bor (kemisk formel: Nd2Fe14B). Å andra sidan används Samarium-koboltmagneter (kemisk formel: SmCo5), den första familjen av sällsynta jordartsmetallmagneter, mindre än neodymmagneter på grund av deras högre kostnad och svagare magnetfältstyrka. Samarium-kobolt har dock en högre Curie-temperatur, vilket skapar en nisch för dessa magneter i applikationer där hög fältstyrka behövs vid högre driftstemperaturer.
Neodymmagneter används vanligtvis i de flesta datorhårddiskar och en mängd olika ljudhögtalare. De har också ett antal viktiga medicinska tillämpningar, inte minst av vilka involverar magnetisk resonanstomografi (eller MRI) teknologi. De är också en del av drivmekanismerna för elektriska och hybridmotorer, servomotorer, sladdlösa verktyg och servostyrningsreglage. Samarium-koboltmotorer används ofta i konstruktionen av elektriska gitarrer, avancerade Slotcar-racingmotorer och turbomaskiner. Dessutom används sällsynta jordartsmetaller som katalysatorer i petroleumkrackningsindustrin och för att tillverka bilutsläppsutrustning, och kan ha många framtida tillämpningar för grön teknik. Samarium-koboltmagneter kan också användas vid tillverkning av kryogena och högtemperatursystem för framtida rymdresor.
Ursprungligen begränsade den höga kostnaden för dessa magneter deras användning till applikationer som kräver kompakthet tillsammans med hög fältstyrka, men från och med 1990-talet har magneter för sällsynta jordartsmetaller blivit stadigt billigare, och den låga kostnaden har inspirerat till nya användningsområden (som magnetiska leksaker för barn).
Vi har skrivit många artiklar om magneter för Universe Today. Här är en artikel om var man kan köpa magneter, och här är en artikel om vad magneter är gjorda av .
Om du vill ha mer information om Rare Earth Magnets, kolla in Hemsida för Rare Earth Magnetics , och här är en länk till Wikipedia: Sällsynta jordartsmagneter .
Vi har också spelat in ett helt avsnitt av Astronomy Cast som handlar om magnetism. Lyssna nu, Avsnitt 42: Magnetism Everywhere .
Källor:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-kobolt