Η νέα έρευνα στην τεχνολογία παραγωγής μόνιμων μαγνητών

Το Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών “Δημόκριτος”, συνεχίζοντας μία μακρά παράδοση, διοργάνωσε από 3 έως 14 Ιουλίου 2017 Θερινό Σχολείο προσανατολισμού και ενημέρωσης, που απευθύνεται σε πτυχιούχους και τελειόφοιτους ΑΕΙ/ΤΕΙ.
 

Οι διαλέξεις του Θερινού Σχολείου κάλυψαν τις παρακάτω θεματικές περιοχές:

• Περιβάλλον – Ενέργεια – Ασφάλεια
• Προηγμένα Υλικά, Μικρο – Νανοτεχνολογία & Διατάξεις
• Βασική Έρευνα στις Φυσικές Επιστήμες
• Τεχνολογίες Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών
• Επιστήμες Ζωής
• Νέες Τεχνολογίες και Πολιτιστική Κληρονομιά

Οι διαλέξεις του Θερινού Σχολείου  πραγματοποιήθηκαν από διακεκριμένους επιστήμονες από Ερευνητικά Κέντρα και Πανεπιστήμια της Ελλάδας και του εξωτερικού  και του ΕΚΕΦΕ ''Δ''. Επίσης στο πλαίσιο του Θερινού Σχολείου πραγματοποιήθηκαν επισκέψεις στις εργαστηριακές εγκαταστάσεις του κέντρου και πρακτική εξάσκηση σε επιλεγμένα εργαστήρια.

Στο πλαίσιο του Θερινού Σχολείου, οι συμμετέχοντες είχαν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν και μία Ημερίδα Μεταπτυχιακής Εκπαίδευσης - Eurαxess - Marie-Currie, καθώς και τις επιστημονικές διαλέξεις του 5th Hellenic Forum for Science, Technology and Innovation (plenary sessions).

Περίληψη της ομιλίας

Η ανάπτυξη ισχυρότερων, οικονομικά αποδοτικών μόνιμων μαγνητών έχει προσελκύσει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον λόγω των πολυάριθμων βιομηχανικών εφαρμογών τους, όπως σε ανεμογεννήτριες, ιατρικές εγκαταστάσεις και ηλεκτρικά οχήματα στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας. Σήμερα, καλύτεροι μαγνήτες υψηλής απόδοσης θεωρούνται οι μαγνήτες NdFeB (μαγνήτες νεοδυμίου), με σχετικά υψηλό κόστος και περιορισμένη μέγιστη λειτουργική θερμοκρασία 200 ° C. Για υψηλότερες λειτουργικές θερμοκρασίες και με πολύ υψηλότερο κόστος είναι διαθέσιμες οι οικογένειες Sm-Co 1: 5 και 2:17. Οι φερρίτες είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες από πολύ ευρύ περιθώριο λόγω της πολύ χαμηλής τιμής τους. Τα κράματα με βάση Fe (Al, Ni, Co) που είναι μαγνήτες AlNiCo βρίσκουν τις χρήσεις τους σε ηλεκτρονικά όργανα, αισθητήρες, μεγάφωνα, ενισχυτές κλπ.
 

Οι ποσοστώσεις εξαγωγών που έθεσαν πρόσφατα οι παραγωγοί σπάνιων γαιών, κυρίως η Κίνα, η οποία σήμερα αποτελεί την πηγή πάνω από το 95% της παγκόσμιας προσφοράς σπανίων γαιών, έχει οδηγήσει σε ελλείψεις και δραματική αύξηση των στρατηγικών αυτών υλικών. Η έλλειψη σπάνιων γαιών προκάλεσε έντονη προσπάθεια για την αναζήτηση νέων μαγνητών που δεν περιέχουν σπάνια γη είτε τροποποιώντας τους μαγνήτες τύπου Alnico και Ferrite είτε ανακαλύπτοντας νέα υλικά που δεν περιέχουν σπάνιες γαίες. Η αναζήτηση οδηγείται όχι μόνο από επιστημονικό ενδιαφέρον, αλλά κυρίως από τις ανάγκες του τομέα εφαρμογών, ειδικά για τις βιομηχανίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων και αιολικής ενέργειας.
 

Μερικές κατευθύνσεις έρευνας για καινούρια μαγνητικά υλικά:

Α) νέες παραγωγές νανοδομών (nanowires, nanoparticles, nanorods, nanoflakes) με εκμετάλλευση της ανισοτροπίας σχήματος των συστατικών που μπορούν να παραχθούν μέσω διεργασίας χημικής νανοσύνθεσης - πολυόλης ή ηλεκτροεναπόθεσης. 

Β) Νέες μαγνητικές φάσεις, οι οποίες κωδικοποιήθηκαν με νέα διαδικασία συμπύκνωσης για μια νέα γενιά μόνιμων μαγνητών χωρίς σπάνια γαία με ενεργειακό προϊόν στην περιοχή (BH) max> 160 KJ / m3 σε θερμοκρασία δωματίου.

Γ) νέες μαγητικές φάσεις τύπου Fe-Co-X (X = C, B) με πολύ υψηλή ανισοτροπία και ενεργιακο γινόμενο μεγαλύτερη από 0,5 MJ / m3 .

Δ) κράματα με βάση Mn-X (X = Ga, Bi).