મોટર્સ માટે દુર્લભ પૃથ્વીના કાયમી ચુંબકનો ઇતિહાસ

દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો (દુર્લભ પૃથ્વી કાયમી ચુંબક) એ સામયિક કોષ્ટકની મધ્યમાં 17 ધાતુ તત્વો છે (અણુ નંબરો 21, 39 અને 57-71) જે અસામાન્ય ફ્લોરોસન્ટ, વાહક અને ચુંબકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે જે તેમને વધુ સામાન્ય ધાતુઓ જેમ કે આયર્ન સાથે અસંગત બનાવે છે ત્યારે તે ખૂબ જ ઉપયોગી છે. મિશ્રિત અથવા ઓછી માત્રામાં મિશ્રિત. ભૌગોલિક રીતે કહીએ તો, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ખાસ કરીને દુર્લભ નથી. આ ધાતુઓના થાપણો વિશ્વના ઘણા ભાગોમાં જોવા મળે છે, અને કેટલાક તત્વો લગભગ તાંબા અથવા ટીન જેટલી જ માત્રામાં હાજર છે. જો કે, દુર્લભ પૃથ્વીના તત્ત્વો ક્યારેય ખૂબ ઊંચી સાંદ્રતામાં જોવા મળ્યા નથી અને તે ઘણીવાર એકબીજા સાથે અથવા યુરેનિયમ જેવા કિરણોત્સર્ગી તત્વો સાથે મિશ્રિત હોય છે. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોના રાસાયણિક ગુણધર્મો તેને આસપાસના પદાર્થોથી અલગ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે, અને આ ગુણધર્મો પણ તેમને શુદ્ધ કરવું મુશ્કેલ બનાવે છે. વર્તમાન ઉત્પાદન પદ્ધતિઓમાં મોટા પ્રમાણમાં અયસ્કની જરૂર પડે છે અને કિરણોત્સર્ગી પાણી, ઝેરી ફ્લોરિન અને એસિડ સહિતની પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓમાંથી કચરો સાથે માત્ર થોડી માત્રામાં દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓ કાઢવા માટે મોટા પ્રમાણમાં જોખમી કચરો પેદા કરે છે.

સૌથી પહેલા શોધાયેલ કાયમી ચુંબક એ ખનિજો હતા જે સ્થિર ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રદાન કરે છે. 19મી સદીની શરૂઆત સુધી, ચુંબક નાજુક, અસ્થિર અને કાર્બન સ્ટીલના બનેલા હતા. 1917 માં, જાપાને કોબાલ્ટ મેગ્નેટ સ્ટીલની શોધ કરી, જેમાં સુધારાઓ થયા. તેમની શોધ પછી કાયમી ચુંબકની કામગીરીમાં સુધારો થતો રહ્યો છે. 1930માં Alnicos (Al/Ni/Co એલોય) માટે, આ ઉત્ક્રાંતિ મહત્તમ સંખ્યામાં વધેલા ઉર્જા ઉત્પાદન (BH)મેક્સમાં પ્રગટ થઈ હતી, જેણે કાયમી ચુંબકના ગુણવત્તા પરિબળમાં ઘણો સુધારો કર્યો હતો, અને ચુંબકના આપેલ વોલ્યુમ માટે, મહત્તમ ઉર્જા ઘનતાને પાવરમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે જેનો ઉપયોગ ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને મશીનોમાં થઈ શકે છે.

પ્રથમ ફેરાઇટ ચુંબક આકસ્મિક રીતે 1950 માં નેધરલેન્ડ્સમાં ફિલિપ્સ ઇન્ડસ્ટ્રિયલ રિસર્ચની ભૌતિકશાસ્ત્ર પ્રયોગશાળામાં મળી આવ્યો હતો. એક સહાયકે તેને ભૂલથી સંશ્લેષણ કર્યું - તેણે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તરીકે અભ્યાસ કરવા માટે બીજો નમૂનો તૈયાર કરવાનો હતો. એવું જાણવા મળ્યું કે તે વાસ્તવમાં ચુંબકીય હતું, તેથી તે ચુંબકીય સંશોધન ટીમને આપવામાં આવ્યું. ચુંબક તરીકે તેના સારા પ્રદર્શન અને ઓછી ઉત્પાદન કિંમતને કારણે. જેમ કે, તે ફિલિપ્સ દ્વારા વિકસિત ઉત્પાદન હતું જેણે કાયમી ચુંબકના ઉપયોગમાં ઝડપી વૃદ્ધિની શરૂઆત કરી હતી.

1960 ના દાયકામાં, પ્રથમ દુર્લભ પૃથ્વી ચુંબક(દુર્લભ પૃથ્વી કાયમી ચુંબક)લેન્થેનાઇડ તત્વ, યટ્રીયમના એલોયમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા. તેઓ ઉચ્ચ સંતૃપ્તિ ચુંબકીકરણ અને ડિમેગ્નેટાઇઝેશન માટે સારા પ્રતિકાર સાથે મજબૂત કાયમી ચુંબક છે. જો કે તેઓ મોંઘા, નાજુક અને ઊંચા તાપમાને બિનકાર્યક્ષમ છે, તેઓ બજાર પર પ્રભુત્વ મેળવવાનું શરૂ કરી રહ્યા છે કારણ કે તેમની એપ્લિકેશન વધુ સુસંગત બની છે. 1980ના દાયકામાં પર્સનલ કોમ્પ્યુટરની માલિકી વ્યાપક બની હતી, જેનો અર્થ હાર્ડ ડ્રાઈવો માટે કાયમી ચુંબકની ઊંચી માંગ હતી.

સંક્રમણ ધાતુઓ અને દુર્લભ પૃથ્વીની પ્રથમ પેઢી સાથે 1960 ના દાયકાના મધ્યભાગમાં સમરિયમ-કોબાલ્ટ જેવા એલોય વિકસાવવામાં આવ્યા હતા અને 1970ના દાયકાના અંત ભાગમાં કોંગોમાં અસ્થિર પુરવઠાને કારણે કોબાલ્ટના ભાવમાં ભારે વધારો થયો હતો. તે સમયે, સર્વોચ્ચ સેમેરિયમ-કોબાલ્ટ પરમેનન્ટ મેગ્નેટ (BH) મેક્સ સૌથી વધુ હતું અને સંશોધન સમુદાયે આ ચુંબકને બદલવું પડ્યું હતું. થોડા વર્ષો પછી, 1984માં, Nd-Fe-B પર આધારિત કાયમી ચુંબકનો વિકાસ સૌપ્રથમ સાગાવા એટ અલ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. જનરલ મોટર્સ તરફથી મેલ્ટ સ્પિનિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને સુમિટોમો સ્પેશિયલ મેટલ્સમાં પાવડર મેટલર્જી ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવો. નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, (BH)મેક્સ લગભગ એક સદીમાં સુધર્યો છે, જે સ્ટીલ માટે ≈1 MGOe થી શરૂ થાય છે અને છેલ્લા 20 વર્ષોમાં NdFeB ચુંબક માટે લગભગ 56 MGOe સુધી પહોંચે છે.

ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં ટકાઉપણું તાજેતરમાં પ્રાથમિકતા બની ગયું છે, અને દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, જેને દેશો દ્વારા તેમના ઉચ્ચ પુરવઠાના જોખમ અને આર્થિક મહત્વને કારણે ચાવીરૂપ કાચા માલ તરીકે ઓળખવામાં આવ્યા છે, તેમણે નવા દુર્લભ પૃથ્વી-મુક્ત કાયમી ચુંબકમાં સંશોધન માટે વિસ્તારો ખોલ્યા છે. એક સંભવિત સંશોધન દિશા એ છે કે સૌથી પહેલા વિકસિત કાયમી ચુંબક, ફેરાઇટ ચુંબક પર પાછા નજર નાખવી અને તાજેતરના દાયકાઓમાં ઉપલબ્ધ તમામ નવા સાધનો અને પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તેનો વધુ અભ્યાસ કરવો. કેટલીક સંસ્થાઓ હવે નવા સંશોધન પ્રોજેક્ટ્સ પર કામ કરી રહી છે જે દુર્લભ-પૃથ્વીના ચુંબકને હરિયાળા, વધુ કાર્યક્ષમ વિકલ્પો સાથે બદલવાની આશા રાખે છે.