Постоянные магниты

ЧТО ТАКОЕ ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ?

Магниты — это любые материалы, которые генерируют собственное магнитное поле. Термин «магнит» берет свое начало в Магнезии (Греция), где первоначально добывали магнитный камень. Существует два типа магнитов: временные и постоянные. Временные магниты проявляют свои магнитные свойства исключительно в присутствии внешнего магнитного поля. Напротив, постоянные магниты — это материалы, которые могут создавать постоянные магнитные поля и сохранять магнетизм в течение длительного периода времени без необходимости во внешнем магнитном поле. Самым ранним зарегистрированным применением постоянного магнита является магнитное устройство под названием «южный указатель (компас)», представляющее собой магнитный камень в форме ложки. Современные постоянные магниты в настоящее время являются важнейшим компонентом широкого спектра электромеханических устройств, включая электроприводы и генераторы, приборы и датчики, динамики, которые могут использоваться в широком спектре изделий — от автомобилей до ракет, самолетов и вертолетов.

ИСТОРИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Начиная с XIX века, теория магнетизма быстро развивалась, и постоянно открывались новые магнитные материалы. Постоянные магниты широко применяются в различных областях в качестве важного функционального материала. Можно утверждать, что современная энергетика, промышленная автоматизация, авиаракетостроение, информационная индустрия невозможны без магнитного материала.

В изделиях применяются постоянные магниты, магнитомягкие материалы и материалы для магнитной записи. Эти три вида материалов рассматриваются как основные категориии магнитных материалов. Также к видам магнитных материалов относятся: материал для охлаждения, магнитострикционный материал, магнитопоглощающий материал и недавно разработанный спин-электронный материал.

Материал представляющий собой постоянные магниты, который также известен как магнитотвердый материал, является самым первым магнитным материалом, применявшимся в истории человечества. В отличие от других дисциплин, магнетизм превратился из технологии в науку. Китайцы использовали магнетит для изготовления компасов еще с III века до нашей эры. Однако, несмотря на то, что люди долгое время использовали магнетизм материалов, человеческое познание магнетизма поднялось до теоретического обоснования только в XIX веке, и магнетизм начал быстро развиваться.

1820 г.: Датский физик Ханс Кристиан Эрстед обнаружил магнитный эффект тока и впервые продемонстрировал взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.

1820 г.: Французский физик Андре-Мари Ампер продемонстрировал, что наэлектризованный индуктор может генерировать магнитное поле и силу взаимодействия между наэлектризованными катушками индуктивности.

1824 г.: Британский инженер Вильям Стержен изобрел электромагнит.

1831 г.: Британский ученый Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, а затем выявил внутреннюю связь между электричеством и магнетизмом, что заложило теоретическую основу для применения электромагнитных технологий.

1860-е гг.: шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл создал единую теорию электромагнитного поля и вывел уравнения, которые названы его именем — уравнения Максвелла. С тех пор человечество по-настоящему начало понимать магнитные явления.

Развитие теории магнетизма ускорило исследования магнитных свойств материалов.

1845 г.: Майкл Фарадей разделил магнетизм в материи на диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм в соответствии с различием магнитной восприимчивости.

1898 г.: Французский физик Пьер Кюри изучил взаимосвязь между диамагнетизмом, парамагнетизмом и температурой, а затем вывел знаменитый закон Кюри.

1905 г.: Французский физик Поль Ланжевен использовал классическую теорию статистической механики для объяснения зависимости парамагнетизма I типа от температуры. Затем другой французский физик Леон Бриллюэн рассмотрел неоднородность магнитной энергии и предложил полуклассическую теорию парамагнетизма, основанную на теории Ланжевена.

1907 г.: Французский физик Пьер-Эрнест Вайс разработал молекулярную теорию поля и концепцию магнитного домена, вдохновленные теорией Ланжевена и Бриллюэна. Молекулярная теория поля и магнитный домен считаются основой современной теории ферромагнетиков.

В то же время теория ферромагнитности играет все более важную роль в исследованиях и разработке постоянных магнитов.

1917 г.: Японский изобретатель Котаро Хонда изобрел сталь марки KS. 1931: Японский металлург Токусити Мисима изобрел сталь MK steel. Сталь MK steel можно считать пионером в области магнитов AlNiCo. Магниты AlNiCo также известны как первое поколение постоянных магнитов.

1933 г.: Йогоро Като и Такеши Такеи совместно изобрели ферритовые магниты. Ферритовые магниты относятся ко второму поколению постоянных магнитов и по сей день занимают значительную долю среди постоянных магнитов.

1967 г.: Карл Дж. Стрнат со своими коллегами открыл редкоземельный сплав Коблата типа 1:5. Магнитные свойства спеченных редкоземельных кобальтовых магнитов типа 1:5 во много раз превосходят магнитные свойства магнитов типа AlNiCo. В этот момент появилось первое поколение редкоземельных постоянных магнитов.

1977: Терухико Оджима (Teruhiko Ojima) из корпорации TDK добился больших успехов в разработке спеченного кобальт-самария типа 2:17, что ознаменовало появление второго поколения постоянных редкоземельных магнитов.

1983 г.: Японский ученый Масато Сагва и американский ученый Джон Кроат одновременно изобрели спеченные неодимовые магниты и порошок неодима, полученный из расплава, соответственно. Являясь третьим поколением редкоземельных постоянных магнитов, появление неодимовых магнитов значительно облегчило развитие соответствующих областей.