Nam châm siêu dẫn mạnh nhất thế giới, kích cỡ nhỏ
Theo một nghiên cứu mới được đăng tải trên Nature, ta đã có nam châm mạnh nhất thế giới: các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Từ trường Mạnh Quốc gia tại Florida tạo ra nam châm siêu dẫn, sử dụng dòng điện để tạo ra từ trường.
Sức mạnh của từ trường đạt mốc 45,5 tesla, phá vỡ kỷ lục 45 tesla được lập ra trước đó. Ta có thể khẳng định đây là nam châm có sức hút lớn nhất thế giới.
Đây là hình minh họa cho “vật chất siêu dẫn”, chứ không phải nam châm nhé.
Được đặt tên là “little big coil”, cuộn nam châm có từ trường mạnh nhờ dòng điện chạy qua một lõi dây được làm bằng từ REBCO, viết tắt cho đất hiếm bari đồng oxide – rare earth barium copper oxide.
Loại nam châm duy nhất có sức hút mạnh hơn là nam chân xung điện – pulse magnet. Tuy nhiên, trong khi loại nam châm xung điện chỉ tạo ra từ trường mạnh trong một khoảng thời gian rất ngắn, nam châm mới có khả năng duy trì từ trường, miễn là có dòng điện chạy qua lõi dây.
“Một trong những sứ mệnh của chúng tôi là đẩy giới hạn công nghệ ra xa nhất có thể”, nhà nghiên cứu David Larbalestier nói trong một bài phỏng vấn. Mục tiêu và cũng là tâm niệm của nó: tạo ra nam châm càng mạnh càng tốt, và độ ổn định ngày một cao.
Suốt 2 thập kỷ qua, kỷ lục sức mạnh của từ trường là 45 tesla. Lượng năng lượng điện cần thiết để tạo ra được kỷ lục này rất lớn, số lượng phòng thí nghiệm có thể tạo dựng lại nam châm mạnh nhất thế giới chỉ đếm được trên đầu ngón tay. Mỗi khi nghiên cứu cần nam châm mạnh, các nhà khoa học sẽ phải đi tới số ít cơ sở có khả năng. Nam châm siêu dẫn tiêu tốn ít năng lượng khi vận hành, nhưng từ trường chúng tạo ra vốn vẫn yếu hơn nam châm cổ điển.
Đây chính là nam châm siêu dẫn mạnh nhất thế giới.
Nam châm siêu dẫn có nhiều ứng dụng lắm, giả dụ như làm đệm từ trường (cho phép tàu siêu tốc lơ lửng được trên đường ray), cộng hưởng từ trường hạt nhân hay thậm chí, cách đây không lâu, Trung Quốc tuyên bố sở hữu công nghệ tàu ngầm từ trường có khả năng “tàng hình”. Trong buổi phỏng vấn với Motherboard, giáo sư Larbalestier giải thích từ trường có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng, các trường năng lượng lớn có khả năng xác định được cấu trúc của các nguyên tử phức tạp.
Nam châm mới đạt được sức mạnh đáng kể như vậy là nhờ thiết kế mới. Nam châm không được cách ly, tức là nó chuyển từ trạng thái siêu dẫn sang trạng thái thường rất nhanh và an toàn.
“Chúng tôi đã đi ngược lại với tuyến đường hay theo”, Larbalestier nói. “Trong quá khứ, chúng tôi thường cho nam châm có điện trở vào bên trong vật liệu siêu dẫn. Trong nghiên cứu mới, chúng tôi đưa chất siêu dẫn vào trong nam châm điện trở”.
Vật liệu tạo nên nam châm mới cũng khác trước. Theo nghiên cứu, nam châm lập kỷ lục sức mạnh chứa 12 cuộn dây mỏng dẹt hình đĩa (pancake coil) và được cuốn một lớp băng siêu dẫn đồng oxide cực mỏng. Tới khoảng thời gian gần đây, ta mới có công nghệ để chế tạo được lớp phủ mỏng đến vậy, và chính nhờ nó, nam châm mới có thể tạo ra từ trường mạnh tới 60 tesla mà không bị hư hại nhiều.
Hệ thống nam châm mới chưa đủ an toàn để có mặt tại mọi phòng thí nghiệm. Chúng vẫn bị ảnh hưởng đôi chút từ sức mạnh từ trường lên tới 45,5 tesla; vẫn cần theo dõi sát sao việc vận hành nam châm để tránh xảy ra trường hợp không may.
Nhưng có thể tin với đột phá này, giới khoa học sẽ sớm có “đồ chơi mới” để nghiên cứu.
HT (theo khoahoc.tv)
Nam châm dẻo và sự tái sinh trong nghiên cứu
Nước ta vẫn phải nhập khẩu một lượng lớn nam châm dẻo để phục vụ cho việc dạy học, trong các ngành công nghiệp quảng cáo. Nghiên cứu lĩnh vực nam châm dẻo có thể tái sinh sẽ giúp tiết kiệm lượng lớn kinh phí.
Viện nghiên cứu cơ khí đã tiến hành nghiên cứu xác định được chất kết dính là silicon. Là chất có đầy đủ các tính năng: tỷ lệ kết dính trên 80% bột từ hỗ hợp có độ dẻo cao, có khả năng tái chế mà giá cả lại vô cùng hợp lý.
Qúa trình này còn có bước quan trọng là phối trộn bột từ Ferrit Bari với Silicon. Phối trộn được tỷ lệ 91,5% – 92% trên thực tế phối trộn. Sau đó chuyển sang công đoạn nạp từ. Nạp cường độ từ trường max 400 G hoàn toàn thoả mãn được các điều kiện sản phẩm sử dụng nam châm dẻo hiện nay.
Các sản phẩm nghiên cứu từ đề tài đã có những thành công nhất định trong việc chế tạo các đồ dùng dạy học và các động cơ cớ nhỏ. Để có thể tạo ra nhiều sản phẩm hơn, đề tài cũng đã xấy dựng được quy trình công nghệ sản xuất nam châm dẻo ở quy mô công nghiệp.
Với đề tài hữu dụng này, nước ta có thể tiết kiệm được kinh tế cực lớn, sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước thay vì phải nhập khẩu hàng năm.
Nam châm lọc sắt trong ngành công nghiệp nhựa
Trong ngành công nghiệp nhựa, việc sử dụng Nam châm lọc sắt rất phổ biến. Trong quá trình hoạt động, khi các nguyên, vật liệu sắt di chuyển qua lưới nam châm, đồng thời một lực từ rất mạnh trên thanh nam châm sẽ tác động vào và giữ các vật có từ tính lại. Qua đó nó làm cho nguyên vật liệu trở nên sạch hơn cũng như làm cho hệ thống xử lý được hoạt động dễ dàng hơn và đồng thời góp phần bảo quản tốt hệ thống
Đặc điểm kỹ thuật
– Lực từ: 7.000(tiêu chuẩn) – 9.000 Gauss(lực từ cao).
– Nam châm: đất hiếm N35&N45 hoặc nam châm ferrite theo yêu cầu khách hàng.
– Nhiệt độ hoạt động: -20ºC -> 90ºC.
– Áp lực: +/-0.2bar
Với những đặc điểm như vậy, nam châm lọc sắt vỉ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó đáng chú ý là các ngành công nghiệp.
Ứng Dụng :
Công nghiệp chế biến thực phẩm : trà, cafe, đường, tiêu, bột mì, gia vị, …
Công nghiệp nhựa.
Công nghiệp hóa chất.
Công nghiệp sản xuất bột khô : thức ăn gia súc, gốm sứ, …
Công nghiệp thủy tinh.
Công nghiệp khai khoáng : quặng titan, quặng sắt, đồng, chì, …
Sức mạnh của 2 siêu nam châm đất hiếm khi hút nhau
Nam châm đất hiếm NdFeB là loại nam châm vĩnh cửu được tạo ra từ các vật liệu từ cứng của các hợp kim hoặc hợp chất các kim loại đất hiếm và kim loại chuyển tiếp điển hình như Neodymium (NdFeB).
Được làm từ hợp kim neodymium, sắt tinh khiết và bo tạo thành Nd2Fe14B (thường được gọi tắt là nam châm NdFeB). Đây là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay có tích năng lượng từ 57 MGOe. Nếu so sánh cùng khối lượng và kích thước với các loại nam châm vĩnh cửu khác thì nam châm NdFeB có trọng lượng nhẹ hơn nhưng có lực từ cao hơn nên nó được sử dụng rộng rãi.
Nam châm NdFeB đã thay thế nam châm ferrite trong hầu hết các ứng dụng trong công nghiệp hiện đại, bởi vì lực từ lớn hơn của nó cho phép người sử dụng tạo ra thiết bị bằng nam châm nhỏ hơn, nhẹ hơn.
Được sử dụng rộng rãi trong các động cơ, máy phát điện, điện thoại di động, máy in, dụng cụ, thiết bị…, là nguyên liệu để chế tạo nên máy tuyển từ, bộ lọc nam châm. Và sử dụng để làm hộp cao cấp, bao da hitech, túi xách…