Рассказываем про важный редкоземельный элемент неодим: свойства, применение, добычу, цены.
А также почему Трамп хотел купить Гренландию, смогут ли люди свободно левитировать без полётов в космос и почему неодим стал популярным у биохакеров.
Свойства
Неодим (Nd) – мягкий ковкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Температура плавления составляет 1024°C (в 1,5 раза ниже, чем у железа).
Относится к редкоземельным металлам (РЗМ) и является одним из самых реакционноспособных в этой группе. А потому хранится под минеральным маслом или запечатывается в пластик.
Считается умеренно токсичным (раздражает глаза и кожу).
Магниты
Поворотным моментом в использовании Nd стал 1984 год, после того как в двух странах был зарегистрирован коммерческий магнит на основе сплава неодима, железа и бора, который до настоящего времени является самым сильным постоянным магнитом, доступным для коммерческого использования.
В том числе благодаря этому сплаву были значительно уменьшены в размерах многие электронные устройства.
Сферами применения данных магнитов являются: компьютерные жёсткие диски, мобильные телефоны, акустические системы, электродвигатели (в том числе для электромобилей), магнитно-резонансные томографы, автомобильные стеклоочистители, музыкальные инструменты, сепараторы, замки, ветрогенераторы, застёжки ювелирных изделий, детские конструкторы и многое другое.
Главным недостатком считается подверженность коррозии, а потому на них наносится защитный никелевый слой.
Проблема размагничивания при высоких температурах (100°C и выше) решается добавлением диспрозия.
Несмотря на то что неодимовые магниты были изобретены в США и Японии (независимо друг от друга), первенство по их производству удерживает Китай (более ¾ мирового выпуска). Обладание ключевыми ресурсами иногда важнее технологического лидерства.
Попытки ведущих стран западного мира найти достойную замену неодиму успехом не увенчались, даже несмотря на щедрое финансирование подобных проектов. Деньги тоже решают не всё.
Другое применение
Дидимовое стекло (с добавлением неодима и празеодима) используется в защитных очках для сварщиков и стеклодувов, а также в лампах для соляриев и других устройствах.
Неодимовые стёкла, а также синтетические иттрий-алюминиевые гранаты с добавлением неодима применяются в лазерах.
В Китае Nd вносится как удобрение, но на чём основывается его эффективность в этом качестве, пока до конца не выяснено. Широкомасштабных исследований в других крупных странах не проводилось.
Ацетат неодима начинает находить своё место в электронной микроскопии для обработки образцов с целью получения необходимого контраста.
Наконец, по составу изотопов Nd в вулканической лаве учёные научились предсказывать силу грядущего извержения.
Добыча
Неодим довольно распространён, но сильно рассеян. Его содержание в земной коре сопоставимо с такими элементами, как медь и цинк. Мировые запасы оцениваются в 8 млн. тонн.
Годовая добыча всех оксидов редкоземельных металлов составляет 300 тыс. тонн (из них в Китае – 210 тыс. тонн, в России – 2,6 тыс. тонн).
Примерно 10-18% мировой добычи РЗМ приходится на рассматриваемый элемент. В США этот показатель равен 11,7%, в Австралии - 18,1%, в Индии – 20%, в России – 15%.
В наиболее богатом неодимом китайском месторождении (в провинции Цзянси) его доля превышает 30,1%, в остальных рудниках Поднебесной доля Nd в добываемых РЗМ составляет 3,5-18,5%.
Потенциально значительные запасы находятся в Гренландии. Однако масштабные разработки повлекли бы за собой существенные экологические проблемы для острова. Тем не менее растущий спрос на РЗМ в целом и на неодим в частности будет снова и снова провоцировать постановку этого вопроса.
США неоднократно пытались выкупить Гренландию у Дании. Самое конкретное предложение было сделано в 1946 году. О заинтересованности в покупке острова заявлял в период своего президентства и Дональд Трамп. Помимо РЗМ там находятся залежи нефти, урана, золота, алмазов, железа, цинка и свинца. Потепление климата и таяние ледников делает их более доступными.
Цена
По состоянию на конец марта 2023 года цена на оксид неодима (содержание 90-99,99%) на азиатских биржах составила немногим менее $100 за 1 кг (685 юаней). Не самый дорогой, но и не самый дешёвый РЗМ.
За год цена упала в 1,9 раза. Рынок постепенно отходит от шока февраля-марта 2022 года, когда цены на многие элементы (и РЗМ в том числе) одномоментно резко подскочили.
По сравнению с 2019-2020 гг. даже сегодняшние котировки значительно выше (примерно в 1,8 раза). Так что производители неодима могут чувствовать себя достаточно уверенно.
Левитация
Те или иные магнитные свойства есть у всех без исключения материалов. Часть из них притягиваются к внешнему магнитному полю, другие же отталкиваются от него. Последние называются диамагнетиками (и таковых большинство).
Например, тонкая пластина из пиролитического углерода или висмута (сильные диамагнетики) может свободно парить над неодимовыми магнитами в устойчивом положении и даже брать на себя незначительный груз.
Вода также является диамагнетиком, а потому левитация животных, состоящих большей частью из воды, над сильным магнитным полем вполне возможна. Более того, такие эксперименты уже проводятся. Например, лягушка и мышь уже левитировали.
Никаких долгосрочных изменений во внутренних органах по окончании полёта обнаружено не было. Единственный побочный эффект после эксперимента состоял в том, что мышь несколько минут бегала по кругу, что может указывать на кратковременные проблемы с внутренним ухом.
Человека (содержание воды в организме - 60%) в воздух пока не поднимали, хотя бы потому, что не создано достаточно сильной установки. Например, для введения в состояние невесомости лягушки потребовалась мощность электромагнита в 4 МВт.
Неодим и биохакеры
Биохакинг (или «взлом тела») восходит к движению трансгуманизма. Он предусматривает существенное расширение возможностей человеческого организма путём внедрения в него биохимических веществ или имплантантов (в том числе кибернетических). Конечная цель – получение высшего постчеловеческого существа.
В научной фантастике это направление получило название биопанк и является составной частью жанра киберпанк.
Современные биохакеры имплантируют в кончики пальцев неодимовые магниты (размером 3х1 мм), которые после заживления и обрастания нервной тканью позволяют получить новое сенсорное восприятие (возможность чувствовать магнитные поля, создаваемые электродвигателями и другими приборами).
Вокруг подобной услуги уже формируется свой небольшой рынок в виде профессиональных салонов и компаний по выпуску магнитов-имплантантов покрытых биобезопасным материалом (например, силиконом).
Негативные побочные эффекты тоже есть (в частности, в виде риска занесения инфекций и невозможности прохождения процедуры МРТ, если возникнет такая необходимость).
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.
