V poslední době se vědci věnují vývoji nových postupů výroby magnetů, jako je například 3D tisk, využití nanotechnologií k výrobě supermikromagnetů a nanomagnetů, zkoumají nové materiály na výrobu magnetů. Co je ve světě magnetů nového?
Rychlejší a levnější 3D tisk magnetů
V posledních letech se vědci v oboru silných magnetů zaměřili na vývoj nových postupů výroby magnetů, které by mohly vést k výrobě silnějších a odolnějších magnetů. Jedním z takových postupů je 3D tisk magnetů.
3D tisk, také známý jako aditivní výroba, umožňuje vytvořit komplexní geometrii magnetů pomocí vrstvení materiálu vrstvu po vrstvě. Tento postup umožňuje vytvořit magnetické modely s přesnou geometrií a velmi malými odchylkami, což by mohlo vést k lepším magnetickým vlastnostem vytištěných magnetů.
Stejně jako v jiných oborech, i ve výrobě magnetů 3D tisk odborníci a vývojáři využívají stále častěji, především na prototypování nových výrobků. V malých sériích může 3D tisk snížit náklady na výrobu a zkrátit dobu výroby.
Je nutné podotknout, že magnety se z vytištěných 3D výrobků zpravidla stávají až po jejich následné magnetizaci v elektrických magnetizérech.
Odolnější kompozitní magnetické materiály
Kompozitní magnetické materiály jsou materiály, které se skládají z více než jednoho druhu magnetického materiálu nebo z magnetického materiálu a nemagnetického materiálu.
Tyto materiály se liší od běžných magnetických materiálů svými specifickými magnetickými vlastnostmi, které mohou být dosažené kombinací různých typů magnetických a nemagnetických materiálů.
Existuje několik typů kompozitních magnetických materiálů, mezi které patří kompozitní magnetické materiály s porézní strukturou, v nichž jsou magnetické částice rozptýlené v nemagnetickém matricovém materiálu a hodí se pro využití v elektromotorech či generátorech.
Dalším typem jsou kompozitní magnetické materiály s vrstvenou strukturou, ve kterých jsou vrstvy magnetického a nemagnetického materiálu kombinované dohromady a jsou určené pro aplikace s nároky na vysokou magnetickou remanenci nebo vyšší magnetický moment.
Mezi kompozitní magnety patří i materiály s nano s nanostrukturou, ve kterých jsou magnetické částice rozptýlené v nemagnetickém matricovém materiálu na úrovni nanometrů a využití mají například v medicíně či senzorech.
Kompozitní magnetické materiály mají několik výhod, mezi které patří možnost dosáhnout lepších magnetických vlastností. Kombinací různých druhů magnetického a nemagnetického materiálu je možné dosahovat vyšší magnetické remanence, vyššího magnetického momentu i vyšší magnetické indukce než u běžných magnetických materiálů. Lepší může být také odolnost magnetů vůči teplu a korozi.
Supermikromagnety a nanomagnety nejen pro medicínu
Jedním z dalších novějších postupů je využití nanotechnologií k výrobě supermikromagnetů či nanomagnetů.
Supermikromagnetismus je oblast, která se zabývá vlastnostmi magnetických materiálů s velmi malými rozměry, menšími než 100 nm, zvané také jako nanomagnety. Tyto materiály se liší od běžných magnetických materiálů svými specifickými magnetickými vlastnostmi, jako je například silnější magnetické momenty nebo vyšší magnetická remanence.
Využitím nanotechnologií, jako je třeba elektronová mikroskopie či atomová síťová analýza, mohou vědci přesně kontrolovat velikost a tvar supermikromagnetů či nanomagnetů a také přesně definovat jejich magnetické vlastnosti.
Nové supermikromagnety a nanomagnety mohou být využívané v různých aplikacích, senzorech i pro medicínské aplikace.
Tip: Jak vizualizovat magnetické pole? Pomocí LED zobrazovače Václava Zeleného
Například vědci na NEEL institutu v Grenoblu vyvíjejí mikrometrické magnety pro použití v lékařství a biologii. Používají silikonové disky, na kterých vytvoří mikroskopickou strukturu pro silné magnetické pole. Ovlivňují bakterie, které se stávají citlivými na magnetismus a umisťují je na silikonovou matrici.
Magnetizované bakterie se organizují podle linie magnetické síly, což je umožňuje identifikovat a počítat. Tyto postupy s využitím nano magnetů umožňují vyvíjet nové lékařské přístroje a nástroje pro ranou diagnózu rakoviny a jiné systémy biologické analýzy.
Nové magnetické sloučeniny v průmyslu i spintronice
V posledních letech se vědci v oboru silných magnetů zaměřují i na vývoj nových druhů magnetických kovů, které by mohly vést k výrobě silnějších a kvalitnějších magnetů.
Jedním z příkladů jsou Heuslerovy sloučeniny, které se skládají z kombinací kovů, jako je například měď, kobalt, nikl, mangan, germanium, cín, gallium, indium, palladium, vanad.
Heuslerův sloučeninový kov patří mezi magnetická intermetalika s plošně centrovanou kubickou krystalovou strukturou. Kovy jsou sloučené ve specifických poměrech a tvoří Heuslerovu krystalickou mřížku.
Heuslerovy slitiny jsou feromagnetické i když neobsahují žádné železo.
Tyto sloučeniny se vyznačují vysokou magnetickou remanencí a magnetickým momentem i teplotní odolností a pevností, což je důležité pro mnoho aplikací a využití v elektromotorech, senzorech nebo i spintronice – oboru elektroniky využívající spinu elektronů k přenosu, uchovávání a zpracování informací, třeba v nosičích dat.
Obor silných magnetů se neustále rozvíjí, vědci objevují a vynalézají nové technologie, materiály i postupy pro výrobu magnetů.
Sledujte další magnetické zajímavosti na blogu Magnetik, podívejte se také na speciální využití magnetů.