मोटरों के लिए दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुम्बकों का इतिहास

दुर्लभ पृथ्वी तत्व(दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक) आवर्त सारणी (परमाणु क्रमांक 21, 39, और 57-71) के मध्य में 17 धात्विक तत्व हैं जिनमें असामान्य फ्लोरोसेंट, प्रवाहकीय और चुंबकीय गुण हैं जो उन्हें लोहे जैसी अधिक सामान्य धातुओं के साथ असंगत बनाते हैं) यह बहुत उपयोगी है जब थोड़ी मात्रा में मिश्रित या मिश्रित। भूगर्भिक दृष्टि से, दुर्लभ पृथ्वी तत्व विशेष रूप से दुर्लभ नहीं हैं। इन धातुओं के भंडार दुनिया के कई हिस्सों में पाए जाते हैं, और कुछ तत्व लगभग तांबे या टिन के समान मात्रा में मौजूद हैं। हालाँकि, दुर्लभ पृथ्वी तत्व कभी भी बहुत अधिक सांद्रता में नहीं पाए गए हैं और अक्सर एक दूसरे के साथ या यूरेनियम जैसे रेडियोधर्मी तत्वों के साथ मिश्रित होते हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के रासायनिक गुण उन्हें आसपास की सामग्रियों से अलग करना मुश्किल बनाते हैं, और ये गुण उन्हें शुद्ध करना भी मुश्किल बनाते हैं। वर्तमान उत्पादन विधियों में बड़ी मात्रा में अयस्क की आवश्यकता होती है और रेडियोधर्मी पानी, विषाक्त फ्लोरीन और एसिड सहित प्रसंस्करण विधियों से अपशिष्ट के साथ दुर्लभ पृथ्वी धातुओं की केवल थोड़ी मात्रा निकालने के लिए बड़ी मात्रा में खतरनाक अपशिष्ट उत्पन्न होता है।

खोजे गए सबसे पहले स्थायी चुंबक खनिज थे जो एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करते थे। 19वीं सदी की शुरुआत तक, चुम्बक नाजुक, अस्थिर और कार्बन स्टील से बने होते थे। 1917 में, जापान ने कोबाल्ट चुंबक स्टील की खोज की, जिसमें सुधार हुआ। स्थायी चुम्बकों के प्रदर्शन में उनकी खोज के बाद से लगातार सुधार हो रहा है। 1930 के दशक में अलनिकोस (अल/नी/सीओ मिश्रधातु) के लिए, यह विकास बढ़ी हुई ऊर्जा उत्पाद (बीएच)मैक्स की अधिकतम संख्या में प्रकट हुआ, जिसने स्थायी चुम्बकों के गुणवत्ता कारक में काफी सुधार किया, और चुम्बकों की एक निश्चित मात्रा के लिए, अधिकतम ऊर्जा घनत्व को शक्ति में परिवर्तित किया जा सकता है जिसका उपयोग मैग्नेट का उपयोग करके मशीनों में किया जा सकता है।

पहला फेराइट चुंबक 1950 में नीदरलैंड में फिलिप्स इंडस्ट्रियल रिसर्च से संबंधित भौतिकी प्रयोगशाला में गलती से खोजा गया था। एक सहायक ने गलती से इसे संश्लेषित कर लिया - उसे अर्धचालक सामग्री के रूप में अध्ययन करने के लिए एक और नमूना तैयार करना था। यह पाया गया कि यह वास्तव में चुंबकीय था, इसलिए इसे चुंबकीय अनुसंधान दल को सौंप दिया गया। चुंबक के रूप में इसके अच्छे प्रदर्शन और कम उत्पादन लागत के कारण। इस प्रकार, यह फिलिप्स द्वारा विकसित उत्पाद था जिसने स्थायी चुम्बकों के उपयोग में तेजी से वृद्धि की शुरुआत की।

1960 के दशक में, पहला दुर्लभ पृथ्वी चुंबक(दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक)लैंथेनाइड तत्व, येट्रियम की मिश्रधातु से बनाए गए थे। वे उच्च संतृप्ति चुंबकत्व और विचुंबकीकरण के लिए अच्छे प्रतिरोध के साथ सबसे मजबूत स्थायी चुंबक हैं। यद्यपि वे महंगे, नाजुक और उच्च तापमान पर अप्रभावी हैं, लेकिन जैसे-जैसे उनके अनुप्रयोग अधिक प्रासंगिक होते जा रहे हैं, वे बाजार पर हावी होने लगे हैं। 1980 के दशक में पर्सनल कंप्यूटर का स्वामित्व व्यापक हो गया, जिसका मतलब हार्ड ड्राइव के लिए स्थायी मैग्नेट की उच्च मांग थी।

समैरियम-कोबाल्ट जैसे मिश्र धातुओं को 1960 के दशक के मध्य में संक्रमण धातुओं और दुर्लभ पृथ्वी की पहली पीढ़ी के साथ विकसित किया गया था, और 1970 के दशक के अंत में, कांगो में अस्थिर आपूर्ति के कारण कोबाल्ट की कीमत गंभीर रूप से बढ़ गई थी। उस समय, समैरियम-कोबाल्ट स्थायी चुंबक (बीएच) अधिकतम उच्चतम था और अनुसंधान समुदाय को इन चुंबकों को बदलना पड़ा। कुछ साल बाद, 1984 में, Nd-Fe-B पर आधारित स्थायी चुम्बकों का विकास पहली बार सागावा एट अल द्वारा प्रस्तावित किया गया था। जनरल मोटर्स की मेल्ट स्पिनिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, सुमितोमो स्पेशल मेटल्स में पाउडर धातुकर्म तकनीक का उपयोग करना। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, (BH)max में लगभग एक सदी में सुधार हुआ है, जो स्टील के लिए ≈1 MGOe से शुरू हुआ और पिछले 20 वर्षों में NdFeB मैग्नेट के लिए लगभग 56 MGOe तक पहुंच गया।

औद्योगिक प्रक्रियाओं में स्थिरता हाल ही में एक प्राथमिकता बन गई है, और दुर्लभ पृथ्वी तत्व, जिन्हें देशों द्वारा उनके उच्च आपूर्ति जोखिम और आर्थिक महत्व के कारण प्रमुख कच्चे माल के रूप में मान्यता दी गई है, ने नए दुर्लभ पृथ्वी-मुक्त स्थायी चुंबकों में अनुसंधान के लिए क्षेत्र खोल दिए हैं। एक संभावित शोध दिशा सबसे पहले विकसित स्थायी चुंबकों, फेराइट चुंबकों पर नज़र डालना और हाल के दशकों में उपलब्ध सभी नए उपकरणों और विधियों का उपयोग करके उनका आगे अध्ययन करना है। कई संगठन अब नई अनुसंधान परियोजनाओं पर काम कर रहे हैं जो दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकों को हरित, अधिक कुशल विकल्पों के साथ बदलने की उम्मीद करते हैं।