โคบอลต์เสนอทางเลือกหายากของโลก

นักวิจัยในฝรั่งเศสได้สร้างแม่เหล็กถาวรชนิด Rare-earth-free ซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับสูตรที่มีส่วนผสมของนีโอไดเมียม Lise-Marie Lacroixแห่งLaboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets (LPCNO) ที่งาน Joint European Magnetic Symposia (JEMS2018) ครั้ง ที่ 9 เมื่อสัปดาห์ที่แล้วอธิบายถึงความพยายามของกลุ่มของเธอในการหลีกเลี่ยงความต้องการธาตุหายาก

โดยใช้โคบอลต์ นาโนร็อดแทน Guillaume Viau

ซึ่งอยู่ที่ LPCNO ก็เป็นผู้นำการวิจัยเช่นกันตัวเล็กแต่ทรงพลังแม่เหล็กแรร์เอิร์ธเป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแรงที่สุดที่เคยสร้างมา และนิยมใช้ในทุกที่ที่ต้องการสนามแม่เหล็กแรงสูงในแพ็คเกจขนาดกะทัดรัด นับตั้งแต่การค้นพบในปี 1960 แม่เหล็กเหล่านี้ได้กลายเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของมอเตอร์น้ำหนักเบาที่ใช้ในฮาร์ดดิสก์ของคอมพิวเตอร์ เครื่องมือไฟฟ้า และยานพาหนะไฟฟ้า 

แม้ว่าธาตุแรร์เอิร์ธอาจจะไม่ได้หายากเหมือนชื่อของมัน แต่ก็มีการกระจายไปทั่วโลกอย่างไม่เท่าเทียม และจีนก็ได้เข้ามาครอบครองการผลิต รวมข้อเท็จจริงนี้เข้ากับการใช้งานที่หลากหลายซึ่งแม่เหล็กเหล่านี้มีความสำคัญ และไม่ยากที่จะเข้าใจว่าทำไมทั้งยุโรปและสหรัฐอเมริกาจึงมีโครงการพัฒนาทางเลือกต่างๆการควบคุมโครงสร้างลักษณะโครงสร้างหลักที่อธิบายความแข็งแรงพิเศษของแม่เหล็กหายากคือแอนไอโซโทรปีด้วยกล้องจุลทรรศน์ของพวกมัน ผลึกที่แคบและยาวซึ่งประกอบเป็นวัสดุเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการพึ่งพาอาศัยกันอย่างเด่นชัดในคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมัน เป็นการจัดตำแหน่งทั่วไปของผลึกเหล่านี้ในระหว่างการประดิษฐ์ที่สร้างสนามพลังแม่เหล็กขนาดใหญ่ 

ความยืดหยุ่นของการจัดวางส่งผลให้เกิดการบีบบังคับสูงของวัสดุ ในการทำซ้ำโครงสร้างนี้ Lacroix, Viau และเพื่อนร่วมงานได้ลดสารตั้งต้นโคบอลต์ลงโดยใช้กระบวนการโพลิออลซึ่งเป็นวิธีการผลิตอนุภาคนาโนที่เป็นโลหะที่รู้จักกันดีและใช้กันทั่วไป “แนวคิดพื้นฐานที่เราเริ่มต้นนั้นง่ายพอๆ กับการสร้างสิ่งของใหม่ด้วยเลโก้ ในกรณีของเรา โครงสร้างแต่ละส่วนคือแท่งนาโนโคบอลต์ที่เราเตรียมโดยเคมีPhysicsworld.com . 

ในการสร้างแม่เหล็กขนาดมหึมาจากการ

แขวนลอยของแท่งนาโน กลุ่มของ Viau ซึ่งทำงานร่วมกับOliver Gutfleischจาก TU Darmstadt ประเทศเยอรมนี จัดแนวอนุภาคในสนามแม่เหล็กภายนอกและอยู่ภายใต้แรงดันสูง พบว่าการให้ความร้อนระหว่างการบดอัดส่งผลต่อประสิทธิภาพของแม่เหล็กที่ได้ ดังนั้นกลุ่มจึงใช้วิธีบีบอัดแบบเย็น นักวิจัยเลือกที่จะไม่ใช้สารยึดเกาะเพื่อเก็บเศษส่วนของปริมาตรแม่เหล็กให้สูงที่สุด แรง Van der Waals ระหว่างอนุภาคนั้นเพียงพอที่จะผลิตวัสดุจำนวนมากที่มีคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสม

จำเป็นต้องประกอบบางส่วน: การปรับกระบวนการเติบโตทำให้แท่งนาโนโคบอลต์มีรูปร่างต่างกัน  อนุภาคที่มีปลายแฉกทำให้เกิดแม่เหล็กที่มีแรงบีบบังคับต่ำกว่า จำเป็นต้องประกอบบางส่วน: การปรับกระบวนการเติบโตทำให้แท่งนาโนโคบอลต์มีรูปร่างต่างกัน มารยาท: M Pousthomis et al 2015 Nano Research 8 2231

อัตราส่วนที่เหมาะสมเนื่องจากแท่งนาโนที่มีอัตราส่วนกว้างยาวที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จะให้ผลแอนไอโซโทรปีที่มีโครงสร้างมากที่สุด เราอาจคาดหวังว่าอนุภาคที่ยาวที่สุดและบางที่สุดจะผลิตแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แม้ว่าการบีบบังคับจะเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนภาพ แต่ที่อัตราส่วนที่สูงกว่า 12 แนวโน้มก็หยุดลงและกลับด้าน ทีมของ Viau อนุมานว่าจำนวนข้อบกพร่องที่มากขึ้นในผลึกที่ยาวที่สุดมีจุดเริ่มต้นที่มากกว่าสำหรับการกลับโดเมน ดังนั้นจึงจำกัดค่าการบีบบังคับ 

สมบัติทางแม่เหล็กที่เหมาะสมที่สุด

ถูกแสดงโดยแท่งนาโนยาวประมาณ 10 นาโนเมตรและยาว 70 นาโนเมตร ซึ่งนักวิจัยทำได้โดยการเปลี่ยนประเภทและความเข้มข้นของสารก่อนิวเคลียส: ตำแหน่งที่เกิดนิวเคลียสมากขึ้นหมายความว่ามีอะตอมโคบอลต์น้อยลงต่ออนุภาคนาโน ซึ่งเป็นการจำกัดคริสตัล การเจริญเติบโต. ความยาวและความหนาของแท่งนาโนไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด กลุ่มนี้ยังพบว่าโดเมนแม่เหล็กสามารถพลิกกลับได้ด้วยประจุไฟฟ้าที่ส่วนปลายของอนุภาคโคบอลต์ โดยขอบเขตโดเมนที่เป็นผลลัพธ์จะขยายไปตามความยาวของแท่งนาโน การทำให้อนุภาคเป็นทรงรีและ “ไม่มีปลาย” จะช่วยแก้ปัญหาได้ แต่สัณฐานวิทยาดังกล่าวไม่สามารถทำได้โดยการสังเคราะห์ทางเคมี นักวิจัยพบว่าการประนีประนอมโดยการปรับความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพื่อให้อนุภาคมีรูปทรงกระบอกสม่ำเสมอมากที่สุด

รับสมัครจำนวนจำกัดการสร้างโครงสร้างของแม่เหล็กหายากด้วยวิธีนี้อาจลดการพึ่งพาการผลิตของจีนได้ในระดับหนึ่ง แต่การใช้โคบอลต์เพียงอย่างเดียวอาจไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์ ความต้องการองค์ประกอบนี้เพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้ในแบตเตอรี่ และกระบวนการสกัดเป็นสาเหตุของความกังวลด้านจริยธรรมและสิ่งแวดล้อม ซึ่งหมายความว่าแม่เหล็กถาวรที่แข็งแรงซึ่งใช้แท่งนาโนโคบอลต์เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานขนาดเล็กในไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และจะไม่แทนที่แม่เหล็กหายากในโครงการวิศวกรรมขนาดใหญ่ เช่น กังหันลมและระบบแม็กเลฟ

การจัดการคำสั่งต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยแรงบิดของวงโคจรของสปิน “ลดแรงสั่นสะเทือน”โอกาสในการจัดเก็บข้อมูลที่กว้างขึ้นสำหรับ antiferromagneticsแม้ว่าโคบอลต์จะเป็นตัวแทนของการทดแทนที่ไม่สมบูรณ์ แต่ผลงานนี้ก็แสดงให้เห็นถึงเทคนิคใหม่อันทรงพลัง “ผลที่ได้คือความรู้ของเราในการพิสูจน์แนวคิดแรกเกี่ยวกับศักยภาพของแนวทางจากล่างขึ้นบนสำหรับการผลิตวัสดุแม่เหล็กแข็ง” Lacroix กล่าว “ยังคงมีการสำรวจมากมายที่จำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุ 

แต่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากที่รู้ว่าแนวคิดง่ายๆ ในการเล่นเลโก้กับอนุภาคนาโนนี้กลายเป็นความจริง” ตอนนี้นักวิจัยกำลังหันความสนใจไปยังทางเลือกอื่น โดยเน้นที่อนุภาคนาโนที่มีธาตุเหล็กเป็นอันดับแรก เหล็กที่พบได้ทั่วไปและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าโคบอลต์ เหล็กนำเสนอความท้าทายชุดใหม่ ในขณะที่อนุภาคนาโนของโคบอลต์เติบโตตามแกนผลึกเดี่ยวโดยเฉพาะ เหล็กมีไอโซโทรปิกมากกว่าตามธรรมชาติ 

ซึ่งหมายความว่าแอนไอโซโทรปีเชิงโครงสร้างที่จำเป็นต่อประสิทธิภาพของแรร์เอิร์ธนั้นยากกว่ามากที่จะรับรู้ในมวลรวมของอนุภาคนาโนเหล็ก Lacroix อธิบายว่า: “ฉันไม่แน่ใจว่าเราสามารถแทนที่แม่เหล็กที่หายากด้วยวัสดุที่เป็นเหล็กได้ทั้งหมดหรือไม่ ปัญหาหนึ่งจะมาจากการบีบบังคับที่ลดลงซึ่งทำได้ ยกเว้นจากแท่งเหล็กนาโน สำหรับการใช้งานบางอย่างอาจน้อยเกินไป แต่สำหรับบางแอปพลิเคชันอาจเป็นทางเลือกที่ดี”

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์