Kim loại đất hiếm tương đối dồi dào trong lớp vỏ Trái đất, nhưng chúng phân tán trên khắp Trái đất, rất khó để tìm thấy chúng với số lượng lớn, mật độ đáng kể ở một nơi. Việc khai thác các khoáng sản này khá khó khăn, nên thuật ngữ "hiếm" dùng để chỉ khả năng tiếp cận chứ không phải sự phong phú của chúng.
Nam châm Neodymium
Thường được gọi là nam châm Neo, nam châm Neodymium được sản xuất từ hợp kim neodymium (Nd), sắt (Fe) và boron (B). Sau khi được từ hóa, nam châm Neodymium gần như trở nên vĩnh cửu, nên thường được coi là nam châm vĩnh cửu.
Sức mạnh của nam châm Neodymium được xác định bởi một số yếu tố, như xu hướng từ hóa của cấu trúc tinh thể dọc theo một trục cụ thể. Trong nam châm Neodymium, cấu trúc mạng tinh thể rất bền. Điều này mang lại cho nam châm lực kháng từ rất cao, đây là một cách để định lượng khả năng chống lại sự khử từ của nó.
Bất kỳ nam châm nào cũng có thể mất điện tích từ theo thời gian và nam châm neodymium có thể bị khử từ ở nhiệt độ cao. Nhưng nam châm Neodymium thường có khả năng chống khử từ tốt hơn nam châm gốm (ceramic) hoặc nam châm ferrite trong quá trình sử dụng thường xuyên.
Nam châm Neodymium được khám phá như thế nào?
Nam châm Neodymium được phát minh chứ không phải được khám phá. Năm 1984, hai công ty khác nhau đã khám phá ra công thức cho nam châm Neodymium một cách độc lập. General Motors (GM) và Sumitomo Special Metals đều nghiên cứu cách chế tạo nam châm Neodymium gần như cùng lúc.
Trước khi nam châm Neodymium được phát minh, GM, Sumitomo và các công ty khác sử dụng một loại nam châm đất hiếm khác là Samarium Cobalt (SmCo5). Khi chi phí nguyên liệu thô cho nam châm Samarium Cobalt tăng lên, các công ty này bắt đầu nghiên cứu các giải pháp thay thế.
Vì nam châm Neodymium được phát minh nên quy trình sản xuất chúng được cấp bằng sáng chế. Một trong những nguồn neodymium giàu nhất thế giới là Trung Quốc, do đó các nhà sản xuất Trung Quốc kiểm soát phần lớn sản lượng nam châm Neodymium của thế giới. Một số nhà máy Trung Quốc trả phí cấp phép để sử dụng công thức và kỹ thuật được cấp bằng sáng chế để sản xuất nam châm Neodymium, một số khác cố gắng sao chép kỹ thuật mà không trả phí cấp phép.
Đây là sự khác biệt giữa sản xuất nam châm Neodymium "có giấy phép" và "không có giấy phép". Nam châm Neodymium không có giấy phép có thể rẻ hơn nam châm có giấy phép, nhưng việc mua bán nam châm không có giấy phép có thể dẫn đến các vụ kiện từ chủ sở hữu bằng sáng chế. Ngoài ra, nam châm Neodymium không có giấy phép, đôi khi sử dụng nguyên liệu thô kém chất lượng nên không thể chắc chắn luôn nhận được sản phẩm chất lượng cao.
Có nhiều loại nam châm Neodymium không?
Hiệu suất của nam châm Neodymium khác nhau tùy thuộc vào vật liệu, cấp độ và các yếu tố khác của nam châm. Cấp độ của nam châm chỉ rõ chất lượng hoặc độ tinh khiết của nguyên liệu thô sử dụng để chế tạo nam châm. Nếu các yếu tố khác đều như nhau, nam châm có cấp độ cao hơn sẽ có độ bền lớn hơn. Cấp độ của nam châm được liệt kê dưới dạng số "N". Các cấp độ nam châm Neodymium phổ biến nhất là N35, N38, N40, N42, N48, N50, N52 và N55.
Ngoài cấp độ và mật độ từ thông (đơn vị đo mật độ từ thông của nam châm là Tesla, ký hiệu T), hiệu suất của nam châm có thể bị ảnh hưởng bởi hình dạng và kích thước của nó. Trong hầu hết trường hợp, khi mọi yếu tố đều như nhau, nam châm lớn có xu hướng tạo ra lực kéo lớn hơn nam châm nhỏ.
Nhiệt độ môi trường và khoảng cách với vật liệu từ tính khác cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của nam châm. Các ứng dụng nhiệt độ cao và từ trường cạnh tranh có thể làm giảm hiệu suất của nam châm Neodymium, thậm chí khử từ chúng, vì vậy cần phải hiểu cách sử dụng nam châm khi lựa chọn nam châm dùng cho công việc.
Nam châm Neodymium được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, có thể thấy trong điện thoại di động, ổ đĩa máy tính, loa và tai nghe, dụng cụ điện không dây và các sản phẩm điện tử khác. Tính linh hoạt của nam châm Neodymium tiếp tục mở ra các ứng dụng mới trong các lĩnh vực mà chúng chưa từng được sử dụng trước đây.
