മോട്ടോറുകൾക്കുള്ള അപൂർവ ഭൂമിയിലെ സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങളുടെ ചരിത്രം

അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ (ഭൂമിയിലെ അപൂർവ കാന്തങ്ങൾ) ആവർത്തനപ്പട്ടികയുടെ മധ്യത്തിലുള്ള 17 ലോഹ മൂലകങ്ങൾ (ആറ്റോമിക സംഖ്യകൾ 21, 39, 57-71) അസാധാരണമായ ഫ്ലൂറസെന്റ്, ചാലക, കാന്തിക ഗുണങ്ങൾ ഉള്ളതിനാൽ ഇരുമ്പ് പോലെയുള്ള കൂടുതൽ സാധാരണ ലോഹങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടാത്തത് വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്. അലോയ്ഡ് അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ അളവിൽ മിക്സഡ്. ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായി പറഞ്ഞാൽ, അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ പ്രത്യേകിച്ച് അപൂർവമല്ല. ഈ ലോഹങ്ങളുടെ നിക്ഷേപം ലോകത്തിന്റെ പല ഭാഗങ്ങളിലും കാണപ്പെടുന്നു, ചില മൂലകങ്ങൾ ഏകദേശം ചെമ്പ് അല്ലെങ്കിൽ ടിൻ എന്നിവയുടെ അതേ അളവിൽ കാണപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ ഒരിക്കലും വളരെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിൽ കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല, അവ പലപ്പോഴും പരസ്പരം അല്ലെങ്കിൽ യുറേനിയം പോലുള്ള റേഡിയോ ആക്ടീവ് മൂലകങ്ങളുമായി കൂടിച്ചേർന്നതാണ്. അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങളുടെ രാസ ഗുണങ്ങൾ ചുറ്റുമുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു, മാത്രമല്ല ഈ ഗുണങ്ങൾ അവയെ ശുദ്ധീകരിക്കാൻ പ്രയാസകരമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. റേഡിയോ ആക്ടീവ് വാട്ടർ, ടോക്സിക് ഫ്ലൂറിൻ, ആസിഡുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള സംസ്കരണ രീതികളിൽ നിന്നുള്ള മാലിന്യങ്ങളോടൊപ്പം, ചെറിയ അളവിലുള്ള അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങൾ മാത്രം വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ നിലവിലെ ഉൽപാദന രീതികൾക്ക് വലിയ അളവിൽ അയിര് ആവശ്യമാണ്.

സ്ഥിരമായ കാന്തികക്ഷേത്രം പ്രദാനം ചെയ്യുന്ന ധാതുക്കളാണ് കണ്ടെത്തിയ ആദ്യകാല സ്ഥിര കാന്തങ്ങൾ. പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭം വരെ, കാന്തങ്ങൾ ദുർബലവും അസ്ഥിരവും കാർബൺ സ്റ്റീൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചവുമായിരുന്നു. 1917-ൽ ജപ്പാൻ കൊബാൾട്ട് മാഗ്നറ്റ് സ്റ്റീൽ കണ്ടെത്തി, അത് മെച്ചപ്പെടുത്തി. സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം കണ്ടുപിടിച്ചതിനുശേഷം മെച്ചപ്പെട്ടുകൊണ്ടേയിരിക്കുന്നു. 1930-കളിൽ Alnicos (Al/Ni/Co അലോയ്‌കൾ)ക്ക്, ഈ പരിണാമം വർദ്ധിപ്പിച്ച ഊർജ്ജ ഉൽപന്നത്തിന്റെ (BH) മാക്‌സിന്റെ പരമാവധി എണ്ണത്തിൽ പ്രകടമായി, ഇത് സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാര ഘടകം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തി, ഒരു നിശ്ചിത അളവിലുള്ള കാന്തങ്ങൾക്ക്, പരമാവധി ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത കാന്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് യന്ത്രങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റാം.

1950-ൽ നെതർലാൻഡിലെ ഫിലിപ്സ് ഇൻഡസ്ട്രിയൽ റിസർച്ചിന്റെ ഭൗതികശാസ്ത്ര ലബോറട്ടറിയിൽ നിന്നാണ് ആദ്യത്തെ ഫെറൈറ്റ് കാന്തം ആകസ്മികമായി കണ്ടെത്തിയത്. ഒരു സഹായി അബദ്ധത്തിൽ ഇത് സമന്വയിപ്പിച്ചു - ഒരു അർദ്ധചാലക മെറ്റീരിയലായി പഠിക്കാൻ അദ്ദേഹം മറ്റൊരു സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കേണ്ടതായിരുന്നു. ഇത് യഥാർത്ഥത്തിൽ കാന്തികമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി, അതിനാൽ ഇത് കാന്തിക ഗവേഷണ സംഘത്തിന് കൈമാറി. കാന്തം എന്ന നിലയിലുള്ള മികച്ച പ്രകടനവും കുറഞ്ഞ ഉൽപാദനച്ചെലവും കാരണം. അതുപോലെ, ഫിലിപ്‌സ് വികസിപ്പിച്ച ഒരു ഉൽപ്പന്നമായിരുന്നു ഇത് സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങളുടെ ഉപയോഗത്തിൽ അതിവേഗം വർദ്ധിക്കുന്നതിന്റെ തുടക്കം.

1960 കളിൽ, ആദ്യത്തെ അപൂർവ ഭൂമി കാന്തങ്ങൾ(ഭൂമിയിലെ അപൂർവ കാന്തങ്ങൾ)ലാന്തനൈഡ് മൂലകമായ യട്രിയം അലോയ്കളിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചത്. ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ മാഗ്നെറ്റൈസേഷനും ഡീമാഗ്നെറ്റൈസേഷനോട് നല്ല പ്രതിരോധവും ഉള്ള ഏറ്റവും ശക്തമായ സ്ഥിര കാന്തങ്ങളാണ് അവ. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അവ ചെലവേറിയതും ദുർബലവും കാര്യക്ഷമമല്ലാത്തതുമാണെങ്കിലും, അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ കൂടുതൽ പ്രസക്തമാകുമ്പോൾ അവ വിപണിയിൽ ആധിപത്യം സ്ഥാപിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. 1980-കളിൽ പേഴ്‌സണൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ ഉടമസ്ഥാവകാശം വ്യാപകമായിത്തീർന്നു, ഇത് ഹാർഡ് ഡ്രൈവുകൾക്ക് സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന ഡിമാൻഡായിരുന്നു.

സമാരിയം-കൊബാൾട്ട് പോലുള്ള അലോയ്കൾ 1960-കളുടെ മധ്യത്തിൽ ആദ്യ തലമുറ സംക്രമണ ലോഹങ്ങളും അപൂർവ ഭൂമിയും ഉപയോഗിച്ച് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. അക്കാലത്ത്, ഏറ്റവും ഉയർന്ന സമരിയം-കൊബാൾട്ട് സ്ഥിര കാന്തങ്ങൾ (BH)max ആയിരുന്നു ഏറ്റവും ഉയർന്നത്, ഗവേഷണ സമൂഹത്തിന് ഈ കാന്തങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കേണ്ടിവന്നു. കുറച്ച് വർഷങ്ങൾക്ക് ശേഷം, 1984-ൽ, Nd-Fe-B അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങളുടെ വികസനം ആദ്യമായി നിർദ്ദേശിച്ചത് സഗാവയും മറ്റുള്ളവരും. ജനറൽ മോട്ടോഴ്‌സിൽ നിന്നുള്ള മെൽറ്റ് സ്പിന്നിംഗ് പ്രോസസ് ഉപയോഗിച്ച്, സുമിറ്റോമോ സ്പെഷ്യൽ മെറ്റൽസിൽ പൗഡർ മെറ്റലർജി സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, (BH)max ഏകദേശം ഒരു നൂറ്റാണ്ടിനിടെ മെച്ചപ്പെട്ടു, സ്റ്റീലിനായി ≈1 MGOe ൽ ആരംഭിച്ച് കഴിഞ്ഞ 20 വർഷമായി NdFeB കാന്തങ്ങൾക്ക് ഏകദേശം 56 MGOe ൽ എത്തി.

വ്യാവസായിക പ്രക്രിയകളിലെ സുസ്ഥിരത അടുത്തിടെ ഒരു മുൻഗണനയായി മാറിയിരിക്കുന്നു, ഉയർന്ന വിതരണ അപകടസാധ്യതയും സാമ്പത്തിക പ്രാധാന്യവും കാരണം രാജ്യങ്ങൾ പ്രധാന അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി അംഗീകരിച്ച അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ പുതിയ അപൂർവ ഭൂമി-രഹിത സ്ഥിര കാന്തങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണത്തിന് മേഖലകൾ തുറന്നു. സാധ്യമായ ഒരു ഗവേഷണ ദിശ, ആദ്യകാല വികസിപ്പിച്ച സ്ഥിരമായ കാന്തങ്ങൾ, ഫെറൈറ്റ് കാന്തങ്ങൾ എന്നിവയിലേക്ക് തിരിഞ്ഞുനോക്കുകയും സമീപ ദശകങ്ങളിൽ ലഭ്യമായ എല്ലാ പുതിയ ഉപകരണങ്ങളും രീതികളും ഉപയോഗിച്ച് അവയെ കൂടുതൽ പഠിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. അപൂർവ-ഭൗമ കാന്തങ്ങളെ ഹരിതവും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവുമായ ബദലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന പുതിയ ഗവേഷണ പ്രോജക്ടുകളിൽ നിരവധി ഓർഗനൈസേഷനുകൾ ഇപ്പോൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.