V poslednom období sa vedci venujú vývoju nových postupov výroby magnetov, ako je napríklad 3D tlač, využitie nanotechnológií na výrobu supermikromagnetov a nanomagnetov, a tiež skúmaniu nových materiálov na výrobu magnetov. Čo je vo svete magnetov nové?
Rýchlejšia a lacnejšia 3D tlač magnetov
V posledných rokoch sa vedci v oblasti silných magnetov zameriavajú na vývoj nových výrobných postupov magnetov, ktoré by mohli viesť k výrobe silnejších a odolnejších magnetov. Jedným z takýchto postupov je 3D tlač magnetov.
3D tlač, známa aj ako aditívna výroba, umožňuje vytvárať komplexnú geometriu magnetov vrstvením materiálu vrstvu po vrstve. Tento postup umožňuje vytvoriť magnetické modely s presnou geometriou a veľmi malými odchýlkami, čo by mohlo viesť k lepším magnetickým vlastnostiam vytlačených magnetov.
Rovnako ako v iných odvetviach, aj pri výrobe magnetov odborníci a vývojári čoraz častejšie využívajú 3D tlač, najmä na prototypovanie nových výrobkov. Pri malých sériách môže 3D tlač znížiť výrobné náklady a skrátiť čas výroby.
Treba však podotknúť, že magnety sa z vytlačených 3D výrobkov spravidla stávajú až po ich následnej magnetizácii v elektrických magnetizéroch.
Odolnejšie kompozitné magnetické materiály
Kompozitné magnetické materiály sú materiály, ktoré sa skladajú z viac než jedného druhu magnetického materiálu alebo z kombinácie magnetického a nemagnetického materiálu.
Tieto materiály sa líšia od bežných magnetických materiálov svojimi špecifickými magnetickými vlastnosťami, ktoré možno dosiahnuť kombináciou rôznych typov magnetických a nemagnetických materiálov.
Existuje niekoľko typov kompozitných magnetických materiálov. Medzi ne patria kompozitné magnetické materiály s pórovitou štruktúrou, v ktorých sú magnetické častice rozptýlené v nemagnetickom matricovom materiáli. Tieto materiály sú vhodné napríklad na využitie v elektromotoroch či generátoroch.
Ďalším typom sú kompozitné magnetické materiály s vrstvenou štruktúrou, v ktorých sú vrstvy magnetického a nemagnetického materiálu kombinované dohromady. Sú určené pre aplikácie s nárokmi na vysokú magnetickú remanenciu alebo vyšší magnetický moment.
Medzi kompozitné magnety patria aj materiály s nanostruktúrou, v ktorých sú magnetické častice rozptýlené v nemagnetickom matricovom materiáli na úrovni nanometrov. Využitie nachádzajú napríklad v medicíne alebo v senzoroch.
Kompozitné magnetické materiály majú viacero výhod, medzi ktoré patrí možnosť dosiahnuť lepšie magnetické vlastnosti. Kombináciou rôznych druhov magnetického a nemagnetického materiálu je možné dosiahnuť vyššiu magnetickú remanenciu, vyšší magnetický moment aj vyššiu magnetickú indukciu než pri bežných magnetických materiáloch. Lepšia môže byť aj odolnosť magnetov voči teplu a korózii.
Supermikromagnety a nanomagnety nielen pre medicínu
Jedným z ďalších novších postupov je využitie nanotechnológií na výrobu supermikromagnetov a nanomagnetov.
Supermikromagnetizmus je oblasť, ktorá sa zaoberá vlastnosťami magnetických materiálov s veľmi malými rozmermi, menšími ako 100 nm, označovaných aj ako nanomagnety. Tieto materiály sa líšia od bežných magnetických materiálov svojimi špecifickými magnetickými vlastnosťami, ako sú napríklad silnejšie magnetické momenty alebo vyššia magnetická remanencia.
Využitím nanotechnológií, ako je napríklad elektrónová mikroskopia alebo atómová silová analýza, môžu vedci presne kontrolovať veľkosť a tvar supermikromagnetov či nanomagnetov a zároveň presne definovať ich magnetické vlastnosti.
Nové supermikromagnety a nanomagnety môžu byť využívané v rôznych aplikáciách, v senzoroch aj v medicínskych aplikáciách.
Tip: Ako vizualizovať magnetické pole? Pomocou LED zobrazovača Václava Zeleného
Napríklad vedci z inštitútu NEEL v Grenobli vyvíjajú mikrometrické magnety na použitie v medicíne a biológii. Používajú silikónové disky, na ktorých vytvárajú mikroskopické štruktúry so silným magnetickým poľom. Ovplyvňujú nimi baktérie, ktoré sa stávajú citlivými na magnetizmus, a umiestňujú ich na silikónovú matricu.
Magnetizované baktérie sa organizujú podľa línií magnetickej sily, čo umožňuje ich identifikáciu a počítanie. Tieto postupy s využitím nanomagnetov umožňujú vyvíjať nové medicínske prístroje a nástroje na včasnú diagnostiku rakoviny a ďalšie systémy biologickej analýzy.
Nové magnetické zlúčeniny v priemysle aj spintronike
V posledných rokoch sa vedci v oblasti silných magnetov zameriavajú aj na vývoj nových druhov magnetických kovov, ktoré by mohli viesť k výrobe silnejších a kvalitnejších magnetov.
Jedným z príkladov sú Heuslerove zlúčeniny, ktoré sa skladajú z kombinácií kovov, ako sú napríklad meď, kobalt, nikel, mangán, germánium, cín, gálium, indium, paládium či vanád.
Heuslerove zlúčeninové kovy patria medzi magnetické intermetalické zlúčeniny s plošne centrovanou kubickou kryštálovou štruktúrou. Kovy sú spojené v špecifických pomeroch a tvoria Heuslerovu kryštálovú mriežku.
Heuslerove zliatiny sú feromagnetické, aj keď neobsahujú žiadne železo.
Tieto zlúčeniny sa vyznačujú vysokou magnetickou remanenciou a magnetickým momentom, ako aj teplotnou odolnosťou a pevnosťou, čo je dôležité pre mnohé aplikácie – napríklad v elektromotoroch, senzoroch alebo aj v spintronike – odbore elektroniky, ktorý využíva spin elektrónov na prenos, uchovávanie a spracovanie informácií, napríklad v dátových nosičoch.
Oblasť silných magnetov sa neustále rozvíja, vedci objavujú a vyvíjajú nové technológie, materiály aj postupy výroby magnetov.
Sledujte ďalšie magnetické zaujímavosti na blogu Unimagnet.sk.
