جایزه «نوبل مهندسی» برای مخترع ژاپنی مغناطیس‌های مدرن

به گزارش می‌متالز، مغناطیس‌های Nd-Fe-B که قوی‌ترین مغناطیس‌های دائمی که امروزه مورد استفاده دائمی هستند، در تقریبا هر چیزی از ماشین تا کامپیوتر یافت می‌شوند و بدون آن‌ها کارآیی زندگی روزانه افت بسیاری می‌کرد.

نقش محوری این مغناطیس‌ها با اوج گرفتن انقلاب سبز بیشتر هم خواهد شد، چرا که این مغناطیس‌ها در قلب عملیاتی بسیاری از سیستم‌های تولیدکننده انرژی‌های تجدیدپذیر مانند توربین‌های بادی قرار دارند.

انتظار می‌رود بازار مغناطیس‌های Nd_Fe-B در میانه این دهه به حدود ۲۰ میلیارد دلار برسد.

جایزه مهندسی ملکه الیزابت قبلا هر دو سال یک بار اهدا می‌شد، اما اکنون به رویدادی سالانه بدل شده است. این جایزه را «نوبل مهندسی» هم نامیده‌اند و برنده آن چکی به مبلغ ۵۰۰۰۰۰ پوند به همراه نشان افتخاری دریافت می‌کند که ملکه یا نماینده او اهدا می‌کند.

دکتر ساگاوا که جوایز بسیاری برای اختراعش دریافت کرده است، در اوائل دهه ۱۹۸۰ اختراع راهگشایش را انجام داد. در آن زمان قوی‌ترین مغناطیس‌های دائمی از ترکیبی از ساماریو و کبالت (Sm-Co) ساخته می‌شدند. اما فلز کبالت منابع نادری دارد و دانشمندان به دنبال راه‌حلی برای جایگزین کردن با آهن بودند که در این صورت مغناطیس‌های بسیار ارزان‌تر و سودمندتر تولید می‌شود.

این کار در نهایت با ترکیب کردن آهن و نئودیوم انجام شد. نئودیوم یک در میان ۱۷ فلز نادر در قشر کره زمین قرار دارد، اما از لحاظ فراوانی در میان آن‌ها در رده سوم قرار دارد. بالاخره با افزودن عنصر بورون به این ترکیب دمای «کوری» (Curie) - دمایی که در آن خواص مغناطیسی از دست می‌روند- بالا برده می‌شود.

بالا بردن دمای «کوری» مهم است چرا که برای کاربرد این مغناطیس‌ها در جا‌هایی مثل خودرو‌ها مهم است، چرا که دما به خصوص در بخش موتور آن بسیار بالا است.

در واقع، این مغناطیس‌ها در وسائل نقلیه کاربرد‌های فراوانی دارند. از پمپی که ماده شیشه‌شوی را روی پنجره جلوی خودرو می‌پاشد تا حسگری که سیستم ترمز ضد قفل شدن را به کار می‌اندازد. این مغناطیس‌ها یا به عنوان بخشی از موتور به کار می‌روند یا یک جریان الکتریکی را ایجاد می‌کنند.

(هد) هارد دیسک ها با این مغناطیس ها کار میکنند

فناوری Nd-Fe-B همچنین در دنیای کامپیوتر‌های شخصی هم بسیار حیاتی بوده است. قدرت میدان مغناطیسی که می‌تواند بر حجمی فشرده اعمال شود، برای ایجاد هارد دیسک‌های سبک وزن اساسی بود. این مغناطیس‌ها بخشی از سازوکاری هستند که «هد» دیسک برای خواندن و نوشتن اطلاعات به کار می‌برد.

بالاخره بسیاری از ابزار‌های امروزی این مغناطیس‌ها را در درون خود دارند از تلفن‌های همراه و ابزار کار‌های برقی گرفته تا قفل جواهر و چفت و بست در.

البته باید یادآور شد که همزمان با موفقیت دکتر ساگاوا در ساخت این نوع مغناطیس‌ها، دکتر جان کروت آمریکایی که در شرکت جنرال موتورز کار می‌کرد، به طور مستقیم به راه حل مشابهی رسید و این دو به طور مشترک برنده مدال سال ۲۰۲۲ «انستیتوی مهندسان برق و الکترونیک» (IEEE) برای فناور‌های زیست‌محیطی و ایمنی شدند.

اما به گفته داوران گرچه روش ساخت ابداعی ساگاوا نسبت به روش ساخت کروت گران‌ قیمت‌تر بود، مغناطیس تولیدی به وسیله او بسیار قوی‌تر بود.

ساگاوای ۷۸ ساله همچنان در تلاش است که اختراعش را بهبود بخشد. او در حال حاضر در تلاش است که میزان استفاده از یک عنصر نادر دیگر در این مغناطیس‌ها به نام «دیس‌ پروسیوم» (Dy) را کاهش دهد. دیس‌پروسیوم که به میزان بسیار اندکی در این مغناطیس‌ها به کار می‌رود مقاومت آن‌ها را در برابر حرارت حتی بیشتر می‌کند. اما این عنصر در طبیعت بسیار نادر است و هدف این است که در نهایت مغناطیس‌های ساخته شود که نیازی به این عنصر نداشته باشند.

منبع: همشهری آنلاین