https://bitly.su/TqKCeEl
Мощные магниты вокруг вас. Они встречаются в электронных устройствах, начиная от динамиков и заканчивая жесткими дисками компьютеров. Они также являются ключом ко многим двигателям, которые поддерживают лифт или автомобиль в рабочем состоянии.
Они почти повсеместны и пользуются большим спросом. Поэтому ученые и инженеры ищут способы их усовершенствования. И теперь группа исследователей нашла новый способ. Они строят их с помощью трехмерных принтеров.
Магниты во всех этих устройствах не похожи на те, которые вы используете, чтобы приклеивать искусство на холодильник. Эти магниты сделаны из "редкоземельных металлов".
Это группа схожих металлических элементов, которые, как правило, трудно найти и добыть в больших количествах. Это делает их дорогими. Поэтому ученые хотели бы найти способы более эффективного использования этих элементов.
https://bitly.su/Sfm2txir
3D-печать.
Паранс Парантаман - исследователь материаловедения в Национальной лаборатории дубового хребта в Теннесси. Его группа придумала способ сделать сильные магниты любого размера и формы.
Эти исследователи использовали аддитивное производство. Это разновидность трехмерной печати, при которой машина "печатает" твердый объект, строя его послойно, снизу вверх.
Новые устройства - от автомобилей до мобильных телефонов - часто нуждаются в магнитах специальной формы, отмечает Парантаман. Одним из преимуществ 3D-печати является то, что она позволяет людям настраивать магниты под любой проект.
Этот тип производства "дает вам возможность изготавливать эти магниты в более сложных формах, чем при обычной механической обработке", говорит Рэнди Боуман. Он изучает магниты в Исследовательском центре НАСА имени Глена в Кливленде, штат Огайо, и не участвовал в новом исследовании.
Парантаман и его команда напечатали "связанные" магниты. Это означает, что они содержат магнитные порошки, удерживаемые вместе с полимером, молекулами, изготовленными из длинных цепочек идентичных молекул.
Сочетание некоторых магнитных материалов с полимером означает, что скрепленные магниты не так легко разбиваются, как чистые магниты.
Связанные магниты обычно изготавливаются методом, известным как литье под давлением.
Этот процесс включает в себя нагрев магнитного материала до жидкости, а затем форсирование его в форму. Когда жидкость охлаждается, она затвердевает до нужной формы.
Литье под давлением полезно для изготовления партий и партий магнитов, которые имеют одинаковую форму. Но это не очень хорошо для изготовления всего нескольких магнитов.
Это связано с тем, что даже до изготовления первого магнита требуется время, деньги и материалы для изготовления одной пресс-формы.
Строительство пресс-формы для изделия, изготовленного методом литья под давлением, чтобы сделать только один магнит, было бы похоже на строительство фотокопировальной машины для копирования только одного листа бумаги.
Постоянные магниты также могут быть сделаны с помощью процесса, называемого спеканием. Здесь металлические частицы нагреваются и сдавливаются вместе, пока не прилипают.
В результате образуется плита магнита, которая затем должна быть обрезана и отшлифована в желаемую форму. Парантаман говорит, что спекание может привести к потере до половины сырья.
3-D печать, однако, подходит для небольших партий. Процесс позволяет изобретателям печатать магниты и тестировать их. Эти тесты помогают им найти лучший магнитный дизайн, прежде чем приступать к проблемам и усилиям по созданию пресс-формы.
3-D печать также может быть полезна компаниям, которые хотят сделать только небольшое количество магнитов. А поскольку 3D-печать напрямую формирует материал в форме магнита, она производит мало отходов. Это важно, отчасти потому, что ингредиенты в склеенных магнитах, как правило, очень дорогие.
Боуман говорит, что ученые ищут способы сделать менее дорогостоящие магниты. Для этого здесь, они должны использовать меньше очень дорогих сырых ингредиентов магнита. И с 3D печатью, он говорит: "Обычно меньше брака".
Чтобы закрепить процесс 3D-печати, Парантаману и его группе потребовалось два года проб и ошибок. Но их работа окупилась. Теперь у них есть рабочий рецепт, процесс изготовления магнитов начинается с магнитных пеллет. Они содержат элементы железа, бора и неодимия в виде порошка.
Неодим - это мягкий металл. Это также редкая земля. Пеллеты тоже содержат нейлон. В процессе печати машина нагревает гранулы, которые расплавляются в жидкость. Эта жидкость проходит через сопло, называемое экструдером.
Он движется вперед-назад, вправо-налево. При этом сопло укладывает каждый слой материала в нужное место, чтобы придать ему нужную форму. По окончании обработки одного слоя сопло начинает обрабатывать другой слой поверх него.
Сохраняются проблемы в области печатных магнитов для использования в реальных условиях. Одна большая проблема - это температура. При высоких температурах, при которых работает двигатель, например, магнитное поле начинает ослабевать, отмечает Парантаман. Поэтому его целью является разработка сильного магнита, который работает хорошо, даже при высокой температуре.