Neodymium-ijzer-boor (NdFeB) magneten, bekend om hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen, domineren traditioneel sectoren zoals de auto-industrie, elektronica en hernieuwbare energie. Hun potentiële toepassingen reiken echter veel verder dan deze conventionele domeinen. Dit artikel verkent twee opkomende gebieden: quantum computing en ruimtevaart. In quantum computing spelen NdFeB-magneten een cruciale rol bij het stabiliseren van qubits en het afschermen van supergeleidende circuits tegen elektromagnetische interferentie, wat langere coherentietijden en betrouwbaardere quantumbewerkingen mogelijk maakt. In de ruimtevaart maken hun hoge magnetische fluxdichtheid en compacte formaat ze ideaal voor het simuleren van microzwaartekrachtomgevingen, het behoud van de gezondheid van astronauten en het aandrijven van geavanceerde voortstuwingssystemen. Door recente ontwikkelingen en casestudies te onderzoeken, belicht dit artikel de transformerende rol van NdFeB-magneten in deze baanbrekende vakgebieden.

Abstract Neodymium-ijzer-boor (NdFeB) magneten, bekend om hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen, spelen een cruciale rol in moderne technologieën, variërend van elektrische voertuigen tot windturbines. De optimalisatie van hun chemische samenstelling – een delicate balans van neodymium (Nd), ijzer (Fe), borium (B) en zeldzame aardmetalen zoals dysprosium (Dy) – is cruciaal voor het verbeteren van de prestaties en het verlagen van de kosten en de milieu-impact. Traditionele trial-and-error-methoden voor formuleontwikkeling zijn tijdrovend en arbeidsintensief. Deze paper onderzoekt hoe machine learning (ML), een hoeksteen van materiaalinformatica, de voorspelling van nieuwe NdFeB-magneetformules kan revolutioneren door gebruik te maken van multischaal data-integratie, geavanceerde modelleringstechnieken en interpreteerbaarheidskaders. We bespreken de uitdagingen, methodologieën en recente doorbraken op dit gebied, resulterend in een roadmap voor ML-gedreven materiaalontdekking.

1. Inleiding Neodymium-ijzer-borium (NdFeB) magneten zijn de sterkste permanente magneten die er zijn en worden veel gebruikt in elektrische voertuigen, windturbines en hoogvermogenmotoren. Hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen komen voort uit hun unieke microstructuur, met name de uitlijning en interactie van magnetische domeinen – gebieden waar atomaire magnetische momenten uniform georiënteerd zijn. Domeinwanden (grenzen tussen domeinen) en defecten kunnen echter leiden tot energieverlies, waardoor de coërciviteit (weerstand tegen demagnetisatie) en remanentie (restmagnetisatie) afnemen.
Microscopische regulatie van domeinstructuren – door middel van korrelgrenstechnologie, toevoeging van dopanten, spanningsbeheer en geavanceerde verwerkingstechnieken – kan de magneetprestaties aanzienlijk verbeteren. Dit artikel onderzoekt hoe deze strategieën de domeindynamiek optimaliseren om een ​​hogere coërciviteit, remanentie en energieproduct (BH)max te bereiken, wat toepassingen van de volgende generatie mogelijk maakt.

1. Inleiding Neodymium-ijzer-borium (NdFeB) magneten zijn de sterkste permanente magneten die er zijn en worden veel gebruikt in elektrische voertuigen, windturbines en consumentenelektronica. Hun productie is echter afhankelijk van zeldzame aardmetalen (REE's) zoals neodymium en dysprosium, waarvan de winning aanzienlijke milieuvervuiling veroorzaakt. Recycling van afgedankte NdFeB-magneten is cruciaal om de afhankelijkheid van primaire mijnbouw te verminderen, grondstoffen te behouden en milieuschade te beperken. Dit artikel onderzoekt efficiënte recyclingmethoden en evalueert of gerecyclede magneten magnetische eigenschappen kunnen bereiken die vergelijkbaar zijn met die van nieuwe materialen.

1. Inleiding Neodymiummagneten (NdFeB) zijn onmisbaar in hernieuwbare energie, elektrische voertuigen en elektronica vanwege hun ongeëvenaarde magnetische kracht. Hun productie wordt echter geplaagd door ernstige milieueffecten, voornamelijk door de winning van zeldzame aardmetalen (REE) en afvalverwerking. Dit artikel schetst een uitgebreid kader om deze problemen te beperken door middel van duurzame mijnbouwpraktijken, schonere productietechnologieën en efficiënte afvalbeheersystemen.

1. Inleiding Neodymiummagneten, voornamelijk samengesteld uit neodymium-ijzer-borium (NdFeB), zijn de sterkste permanente magneten die er zijn en worden gebruikt in toepassingen zoals elektromotoren, medische apparatuur, hernieuwbare energie en consumentenelektronica. Hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen brengen echter inherente kwetsbaarheden met zich mee voor omgevingsstressoren zoals hoge temperaturen en mechanische impact. Dit artikel onderzoekt de mechanismen van breuk onder deze omstandigheden en biedt gedetailleerde richtlijnen voor het veilig omgaan met gebroken magnetisch poeder om gevaren te beperken.

Abstract De wereldwijde vraag naar permanente magneten van zeldzame aardmetalen, met name neodymium-ijzer-borium (NdFeB)-magneten, is sterk toegenomen vanwege hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen, die cruciaal zijn voor toepassingen in elektrische voertuigen, windturbines en consumentenelektronica. De kwetsbaarheden in de toeleveringsketen en de milieuproblemen die gepaard gaan met zeldzame aardmetalen hebben echter geleid tot intensief onderzoek naar alternatieven die geen zeldzame aardmetalen zijn. Hiervan zijn ijzer-stikstof (Fe-N)-verbindingen, met name α"-Fe₁₆N₂ en Sm₂Fe₁₇Nₓ (samarium-ijzer-stikstof, of Sm-Fe-N), veelbelovende kandidaten gebleken. Dit artikel bespreekt de nieuwste onderzoeksvoortgang op het gebied van Fe-N-verbindingen, evalueert hun huidige prestatiebeperkingen en bespreekt hun potentieel om NdFeB-magneten in de toekomst te vervangen.

1. Inleiding Neodymium-ijzer-boor (NdFeB) magneten staan ​​bekend om hun uitzonderlijke magnetische sterkte, compacte formaat en hoge energieproduct (tot 52 MGOe). Hun hoge kosten, temperatuurgevoeligheid en corrosiegevoeligheid beperken echter hun geschiktheid voor bepaalde toepassingen. Deze analyse onderzoekt scenario's waarin ferriet- of samarium-kobalt (SmCo) magneten NdFeB-magneten kunnen vervangen, waarbij hun kosten en prestaties op basis van belangrijke parameters worden vergeleken.

Inleiding tot gradiëntmagneten Gradiëntmagneten zijn gespecialiseerde magnetische apparaten die ontworpen zijn om een ​​magnetisch veld te produceren dat lineair varieert in een specifieke richting. Deze ruimtelijke variatie in het magnetische veld, bekend als een magnetische veldgradiënt, is fundamenteel voor tal van wetenschappelijke en industriële toepassingen, met name in magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), materiaalscheiding en precisiemeetsystemen. Het ontwerp van gradiëntmagneten omvat zorgvuldige aandacht voor de uniformiteit van het magnetische veld, de gradiëntsterkte en de spoelconfiguratie om te voldoen aan de specifieke eisen van elke toepassing.

Neodymiummagneten, met name die gebaseerd op het neodymium-ijzer-borium (NdFeB)-systeem, staan ​​bekend om hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen, waaronder een hoge remanentie (Br) en coërciviteit (Hci), die bijdragen aan hun superieure magnetische energieopslagcapaciteit. De zoektocht naar verdere verbetering van deze eigenschappen en het verleggen van de grenzen van hun prestaties heeft onderzoekers echter ertoe aangezet geavanceerde verwerkingstechnieken zoals nanokristallisatie en warmtebehandeling te verkennen. Dit essay onderzoekt de mogelijkheden van deze processen om de huidige bovengrenzen van de magnetische energieopslagcapaciteit in neodymiummagneten te doorbreken.

De prijs van neodymium-ijzer-borium (NdFeB)-magneten, de sterkste commercieel beschikbare permanente magneten, wordt beïnvloed door een complex samenspel van factoren, waaronder grondstofkosten, productieprocessen, marktdynamiek en beleidsinterventies. Hieronder vindt u een gedetailleerde analyse van de belangrijkste bepalende factoren:

Wat is de positie van China in de wereldwijde toeleveringsketen voor NdFeB-magneten? Waar liggen de technologische voordelen ten opzichte van andere landen (zoals Japan en de Verenigde Staten)?