Примена на NdFeB магнети во технологијата за магнетно ладење и моментални технички тесни грла

Примена на NdFeB магнети во технологијата за магнетно ладење

Генерирање на силни магнетни полиња

NdFeB магнетите поседуваат многу висок магнетен енергетски производ, што им овозможува да генерираат силни магнетни полиња. Во магнетните системи за ладење, силното и стабилно магнетно поле е од суштинско значење за индуцирање на значаен магнетокалоричен ефект кај магнетокалоричните материјали. На пример, перманентни магнети од типот NdFeB се користат за генерирање на максимално магнетно поле од 0,9 T во воздушниот јаз при максимална температура на опсегот од 11 K. Ова силно магнетно поле може да предизвика значителна промена на температурата во магнетокалоричниот материјал, овозможувајќи ефикасен пренос на топлина и ладење.

Компактен дизајн и висока густина на моќност

Високата магнетна јачина на NdFeB магнетите овозможува дизајнирање на компактни магнетни системи за ладење. Во споредба со другите видови магнети, NdFeB магнетите можат да произведат исто магнетно поле со помал волумен и тежина. Ова е особено предност за магнетни фрижидери на собна температура, каде што просторот е често ограничен. Компактниот дизајн, исто така, води до поголема густина на моќност, што значи дека може да се постигне поголем капацитет на ладење во даден волумен, што ја прави технологијата попрактична за апликации во реалниот свет.

Рециклирање и одржливост

Постои растечки интерес за користење на рециклирани NdFeB магнети во магнетни системи за ладење. Рециклирањето на NdFeB магнети не само што го намалува влијанието врз животната средина поврзано со рударството и преработката на ретки земни елементи, туку помага и да се намалат трошоците за технологијата за магнетно ладење. Изграден е магнетен уред за ладење со употреба на рециклирани NdFeB магнети и “бесплатни ретки земји” магнетокалориски материјал La - Fe - Si, што ја демонстрира изводливоста на зеленото магнетно ладење. Со оптимизирање на магнетите и нивната геометрија, можно е дополнително да се намали еколошкиот отпечаток на магнетните системи за ладење.

Тековни технички тесни грла

Јачина и униформност на магнетното поле

Иако NdFeB магнетите можат да генерираат силни магнетни полиња, постигнувањето на високо униформно магнетно поле на голем работен волумен останува предизвик. Во магнетните системи за ладење, униформното магнетно поле е клучно за да се обезбеди дека сите делови од магнетокалоричниот материјал доживуваат иста промена на магнетното поле, што е неопходно за ефикасно и конзистентно ладење. Нерамномерните магнетни полиња можат да доведат до локални варијации во магнетокалорискиот ефект, намалувајќи ја целокупната ефикасност на ладење на системот. За да се реши овој проблем, истражувачите истражуваат напредни дизајни на магнети, како што се Халбаховите низи, кои можат да ја зголемат униформноста на магнетното поле во одредени региони.

Температурна стабилност на NdFeB магнети

Магнетните својства на NdFeB магнетите зависат од температурата. Температурниот коефициент на интринзична коерцивност (како Hci варира со температурата) за неодимиум е приближно -0,6%/степен C (од амбиентална, со опсег од -0,45%/степен C до -0,6%/степен C во зависност од степенот на неодиум) помеѓу +20 и +120 степени C. Ова значи дека со промената на температурата, магнетната јачина и коерцитивноста на NdFeB магнетите може да варираат, што може да влијае на перформансите на магнетниот систем за ладење. Во магнетни фрижидери на собна температура, каде што работната температура може да флуктуира, одржувањето на стабилноста на магнетните својства на NdFeB магнетите е од суштинско значење за сигурно и ефикасно ладење. Истражувачите работат на развој на NdFeB магнети со подобрена температурна стабилност преку модификација на материјалите и технологии за премачкување.

Компатибилност на магнетокалоричните материјали

Перформансите на магнетниот систем за ладење зависат не само од својствата на NdFeB магнетите, туку и од компатибилноста со магнетокалоричните материјали. Магнетокалоричните материјали се клучните компоненти кои се подложени на магнетокалоричен ефект за да се постигне ладење. Моментално, магнетните материјали што се користат во технологијата за магнетно ладење имаат мали промени во магнетната ентропија, што доведува до ограничени температурни разлики генерирани за време на секој циклус на магнетно ладење. Развивањето на магнетокалорични материјали со повисоки промени во магнетната ентропија, кои се исто така компатибилни со NdFeB магнети во однос на барањата за магнетно поле и термичките својства, е голем предизвик. На пример, некои магнетокалорични материјали може да бараат многу високи магнетни полиња за да постигнат значителни ефекти на ладење, кои може да ги надминат можностите на NdFeB магнетите или да бидат тешки за рамномерно генерирање.

Цена и достапност на ретки земски елементи

NdFeB магнетите содржат ретки земни елементи како што се неодиум и диспрозиум, кои се релативно ретки и скапи. Високата цена на овие ретки земни елементи придонесува за вкупната цена на NdFeB магнетите и, следствено, за цената на магнетните системи за ладење. Дополнително, снабдувањето со ретки земни елементи е предмет на геополитички и пазарни флуктуации, што може да претставува ризик за комерцијализацијата на технологијата за магнетно ладење во голем обем. За да ги надминат овие предизвици, истражувачите истражуваат алтернативни магнетокалорични материјали кои не се потпираат на ретки земни елементи и развиваат поефикасни методи за рециклирање на ретки земни елементи од производи на крајот од нивниот животен век.

Заклучок

NdFeB магнетите имаат значаен потенцијал за примена во технологијата за магнетно ладење, вклучувајќи магнетни фрижидери на собна температура, поради нивната способност да генерираат силни магнетни полиња, да овозможуваат компактен дизајн и да поддржуваат рециклирање и одржливост. Сепак, треба да се решат неколку технички тесни грла, како што се јачината и униформноста на магнетното поле, стабилноста на температурата, компатибилноста на магнетокалориските материјали и цената и достапноста на ретките земни елементи. Континуираното истражување и развој во дизајнот на магнети, науката за материјали и технологиите за рециклирање се од суштинско значење за надминување на овие предизвици и реализирање на целосниот потенцијал на магнетните системи за ладење базирани на NdFeB.