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磁铁的兴起——从外科手术到外太空

2024-04-05 19:09:26

那套像镊子一样的微小金属钳口已经就位。轻轻地抓住病人的胆囊。但抓取装置并没有与任何东西进行物理连接——它似乎悬浮在人的体内。


事实上,钳口是由挥舞着特殊磁铁的机器人手臂远程控制的。


我们可以看到关键的结构,即血管,没过多久,医生就在机器人助手的帮助下切除了麻烦的胆囊。这是他和他的团队近几个月使用高科技系统进行的两打左右类似手术之一。


它使我们能够以侵入性较小的方式进行非常常见的手术,并解释说现在此类手术所需的切口更少。但还有许多其他新兴应用也使用精心制造的磁铁。


永磁体,一种可以将彩色纪念品粘在冰箱门上的磁体,似乎是一项相当成熟、完善的技术。毕竟它们已经使用了几个世纪。然而,如今,研究人员和公司正在付出巨大的努力,使磁铁比以往任何时候都更强大、更高效。


这是因为,磁铁越来越多地用于各种新兴技术,包括电动汽车电机和风力涡轮机。因此,它们对于电气化至关重要。然而,磁铁通常是用稀土元素制成的,稀土元素是肮脏采矿作业的产物。


许多人认为我们需要更清洁、分布更广泛的磁体制造设施。他们说,未来取决于此。


生产各种系统的磁铁,从人工耳蜗到过山车的紧急制动器。


即使在过去 10 年左右的时间里,用稀土元素钕制成的更高等级磁体的可用性也有所改善。对于设计用于应对高达 200°C 温度的磁体,N35 等级曾经是最高等级。但现在N52级版本已经商用。


实际上,您可以将磁铁的重量减轻 60%,并获得相同水平的性能。


在电动机中,磁场帮助内部线圈旋转。例如,这可以用来驱动车轴并转动电动汽车的车轮。更高等级的磁铁意味着电机运行效率更高,汽车整体重量也稍轻。小心添加少量镝(另一种稀土元素)是提高磁体效率的一种方法。


成功生产出不含稀土的优质磁铁。相反,他们使用铁和氮来制造氮化铁磁铁。这依赖于使氮化铁呈现出特定的晶体结构,从而产生磁场。


磁场强度以特斯拉为单位进行测量,Niron 的磁铁目前为 1 特斯拉。 Rowntree 先生表示,应该可以用氮化铁制造出更强大的磁铁,最高可达 2.4 特斯拉。


另外,与从头开始制造新的稀土磁体相比,回收磁体也对环境要好得多。


开发了一种从旧电动机和计算机硬盘中提取稀土合金的方法。


现已成功利用该技术提取稀土,并计划在今年晚些时候开始使用这种材料进行磁体的商业化生产。


已经开发出了自己的磁铁回收方法。将少量合金与回收材料混合以达到预期的结果。整个过程比传统的原始磁铁生产效率提高约 40%。


很难从废弃的消费电子设备中了解旧磁铁的质量。有时,磁铁会粘在带有硬环氧树脂的产品中,这使得它们很难去除。


但逐渐地,随着早期电动汽车电机和风力涡轮机在未来几年达到使用寿命,预计将有更多磁性材料可供回收。


等待这些材料再次返回有一点延迟。

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    源:BBC


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