Роторы развеваются на ветру и снабжают сети электричеством. Чтобы системы работали максимально плавно и достигали высокой отдачи энергии, последнее поколение все чаще использует сильные, тяжелые постоянные магниты вместо зубчатых колес. Магниты такого типа также хорошо работают в автомобилях: например, многочисленные электрические серводвигатели, которые приводят в движение стеклоочистители, могут быть значительно меньше и легче. Во многих местах автомобиля есть электрические серводвигатели или серводвигатели, где бы ни было что-то специально перемещено и расположено, будь то боковое окно или регулировка сиденья. Самые мощные постоянные магниты основаны на неодиме, железе и боре. Диспрозий также часто включается. Проблема: в то время как железо и бор легко доступны,Поставка неодима и диспрозия имеет решающее значение. Потому что эти редкие земли добываются в сложных условиях и с большим количеством энергии. Поэтому они сравнительно дороги, а их добыча оставляет экологический след. Кроме того, более 90 процентов этих элементов происходят из Китая. Почти половина запасов, доступных по всему миру, находятся там.
Весь материал переработан
Поэтому исследователи пытаются утилизировать магниты. Пока это означает: вы снова вытаскиваете отдельные редкие земли из магнита. Однако это очень сложно и дорого. Ученые из проектной группы Fraunhofer по переработке и ресурсным стратегиям IWKS в Альценау и Ханау из Института исследований силикатов Fraunhofer ISC придерживаются другого подхода. «Вместо того, чтобы восстанавливать каждый редкоземельный элемент в отдельности, мы перерабатываем весь материал, то есть весь магнит, всего за несколько шагов», - объясняет Оливер Дил, ученый из проектной группы IWKS. «Процесс намного проще и эффективнее, потому что состав материала уже соответствует желаемому».
Расплавить магнит в тигле
Ученые полагаются на процесс прядения из расплава - метод, который уже зарекомендовал себя для других сплавов. На немецком языке «прядение из расплава» означает «прядение из расплава». Процесс более известен как «быстрое отверждение». Название говорит само за себя: исследователи разжижают магнит в плавильном котле. Жидкий материал, температура которого превышает 1000 градусов Цельсия, подается через сопло на медное колесо с водяным охлаждением, которое вращается со скоростью от 10 до 35 метров в секунду. Как только капля плавления касается меди, она выделяет тепло металлу за доли секунды и затвердевает. Исследователи называют полученные структуры «хлопьями». Особенностью является структура, которая образуется в хлопьях. Если вы позволите расплаву затвердеть обычным способом,атомы выстроились бы в кристаллическую решетку. Процесс прядения из расплава, с другой стороны, позволяет избежать кристаллизации: либо аморфная структура, в которой атомы расположены совершенно нерегулярно, либо нанокристаллическая структура, в которой атомы расположены только в кристаллической структуре в областях нанометрового размера. Преимущество: размеры зерен, то есть области с одинаковой кристаллической структурой, можно целенаправленно варьировать. Они также могут быть использованы для изменения свойств постоянного магнита. На следующем этапе исследователи измельчают хлопья в порошок, который можно обрабатывать дальше. «Мы придаем ему окончательную форму», - сказал Диль. Процесс прядения из расплава, с другой стороны, позволяет избежать кристаллизации: либо аморфная структура, в которой атомы расположены совершенно нерегулярно, либо нанокристаллическая структура, в которой атомы расположены только в кристаллической структуре в областях нанометрового размера. Преимущество: размеры зерен, то есть области с одинаковой кристаллической структурой, можно целенаправленно варьировать. Они также могут быть использованы для изменения свойств постоянного магнита. На следующем этапе исследователи измельчают хлопья в порошок, который можно обрабатывать дальше. «Мы придаем ему окончательную форму», - сказал Диль. Процесс прядения из расплава, с другой стороны, позволяет избежать кристаллизации: либо аморфная структура, в которой атомы расположены совершенно нерегулярно, либо нанокристаллическая структура, в которой атомы расположены только в кристаллической структуре в областях нанометрового размера. Преимущество: размеры зерен, то есть области с одинаковой кристаллической структурой, можно целенаправленно варьировать. Они также могут быть использованы для изменения свойств постоянного магнита. На следующем этапе исследователи измельчают хлопья в порошок, который можно обрабатывать дальше. «Мы придаем ему окончательную форму», - сказал Диль.в котором атомы расположены в кристаллической структуре только в областях нанометрового размера. Преимущество: размеры зерен, то есть области с одинаковой кристаллической структурой, можно целенаправленно варьировать. Они также могут быть использованы для изменения свойств постоянного магнита. На следующем этапе исследователи измельчают хлопья в порошок, который можно обрабатывать дальше. «Мы придаем ему окончательную форму», - сказал Диль.в котором атомы расположены в кристаллической структуре только в областях нанометрового размера. Преимущество: размеры зерен, то есть области с одинаковой кристаллической структурой, можно целенаправленно варьировать. Они также могут быть использованы для изменения свойств постоянного магнита. На следующем этапе исследователи измельчают хлопья в порошок, который можно обрабатывать дальше. «Мы придаем ему окончательную форму», - сказал Диль.так что Дихлтак что Дихл
Первый магнит успешно переработан
Ученые уже установили демонстрационную систему и смогли перерабатывать там магниты. «Демонстрационная система может обрабатывать до половины килограмма расплава и поэтому находится между лабораторией и большой системой», - говорит Диль. В настоящее время исследователи оптимизируют свойства переработанных магнитов, изменяя процесс формования из расплава - например, скорость медного колеса или температуру расплава в процессе быстрого затвердевания. Оба влияют на скорость охлаждения и, в конечном итоге, на кристаллическую структуру затвердевшего материала.
Однако до настоящего времени магниты было трудно снять с двигателей. Поэтому ученые разрабатывают возможные пути для возвратной цепи старых двигателей, а также для конструкции, удобной для демонтажа: как можно альтернативно построить двигатели, чтобы потом можно было легко снять магниты? В настоящее время трудно ответить на связанные с этим расходы: «Ожидаемая финансовая выгода от утилизирующих магнитов зависит не только от процесса утилизации, но и от динамики цен на редкоземельные элементы», - говорит Диль. «Чем выше цены на сырье для редкоземельных элементов, тем больше стоит использовать уже имеющиеся материалы». (Ага)