Εφαρμογές του Μεταλλικού Δυσπρόσου

Μέχρι στιγμής, ο μεγαλύτερος καταναλωτής δυσπροζίου είναι η βιομηχανία μόνιμων μαγνητών. Τέτοιοι μαγνήτες κυριαρχούν στην αγορά κινητήρων έλξης υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα, γεννήτριες ανεμογεννητριών και μονάδες σκληρών δίσκων.

Το δυσπρόσιο περιλαμβάνει περίπου 3 έως 6 τοις εκατό μαγνητών νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου (NdFeB) (κατά βάρος) που χρησιμοποιούνται σε ειδικές εφαρμογές, συνήθως υψηλής θερμοκρασίας. Όντας σταθεροί σε μια σειρά θερμοκρασιών και μειώνοντας το βάρος του μαγνήτη έως και 90%, τέτοιοι μαγνήτες είναι κρίσιμοι για όλα τα υβριδικά και ηλεκτρικά οχήματα.

Η ζήτηση από τον τομέα των μόνιμων μαγνητών αντιπροσωπεύει περίπου το 90% του συνόλου των δυσπροζίων που καταναλώνονται ετησίως.

Η αγορά μόνιμων μαγνητών αυξήθηκε κατά μέσο όρο περίπου 13% μεταξύ του 2003 και του 2008 και προβλέπεται να συνεχίσει να αυξάνεται κατά 8% έως 10% ετησίως έως το 2019.

Σύμφωνα με το Magneticsmagazine.com, οι παγκόσμιες πωλήσεις μόνιμων μαγνητών εκτιμάται ότι θα αυξηθούν από περίπου 15 δισεκατομμύρια δολάρια το 2012 σε πάνω από 28 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2019.

Παρά τις προσπάθειες να μειωθεί η ποσότητα δυσπρόσιου που χρησιμοποιείται σε μόνιμους μαγνήτες υψηλής θερμοκρασίας, εξακολουθεί να αποτελεί αναπόσπαστο μέρος των περίπου 80 μετρικών τόνων μαγνητών NdFeB που παράγονται παγκοσμίως κάθε χρόνο.

Και ενώ η πρωτογενής αγορά των μαγνητών NdFeB που περιέχουν δυσδρόζη είναι αυτοκίνητα εναλλακτικής ενέργειας, αυτοί οι μαγνήτες μπορούν επίσης να βρεθούν σε άλλους κινητήρες και γεννήτριες υψηλής θερμοκρασίας, εμπορικές και βιομηχανικές γεννήτριες, συμπεριλαμβανομένων των ανεμογεννητριών, των ηλεκτρικών ποδηλάτων και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, συστήματα, μετρητές, ηλεκτρονόμοι και διακόπτες, μαγνητικά εργαλεία διαχωρισμού, αισθητήρες, MRI και μαγνητικές μονάδες ψύξης σε διάφορες άλλες εφαρμογές.

Σύμφωνα με έρευνα που διεξήχθη από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για υλικά που απαιτούνται για τις κρίσιμες ενεργειακές τεχνολογίες, η ζήτηση για δυσπρόσιο θα διπλασιαστεί μέχρι το 2020, με μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 9%. Τελικά, η ομάδα προβλέπει ότι αυτό θα οδηγήσει σε 23% έλλειψη εφοδιασμού μέχρι το τέλος της δεκαετίας.

Μετά από τις ελλείψεις στον ανεφοδιασμό των σπάνιων γαιών που οδήγησαν τις τιμές για αυτά τα στοιχεία στο 2010 και το 2011, πολλές οργανώσεις, συμπεριλαμβανομένου του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), προέβλεπαν μια επικείμενη έλλειψη δυσπροζίου. Ένα αποτέλεσμα αυτού ήταν οι προσπάθειες να επανασχεδιαστούν οι μόνιμοι μαγνήτες υψηλής θερμοκρασίας και τα συστήματα που εξαρτώνται από τέτοιους μαγνήτες για να μειωθεί η απαιτούμενη ποσότητα δυσπρόσπιου.

Το 2012, η ​​Toshiba ανήγγειλε την ανάπτυξη μαγνητών υψηλής θερμοκρασίας χωρίς σαμπουρίδιο και κοβαλτίου.

Άλλες εφαρμογές για το δυσπρόσιο περιλαμβάνουν το κράμα κεραμετάλλου Terfenol-D (αυτό σημαίνει το "D"). Το Terfenol-D, το οποίο επίσης περιέχει σίδηρο και τερβιο, έχει χρησιμοποιηθεί σε μορφοτροπείς, μηχανικούς συντονιστές και εγχυτήρες ακριβείας υγρού καυσίμου.

Έχουν αποδειχθεί ότι τα οξείδια του νισέλιου-οξειδίου-νικελίου έχουν υψηλή διατομή απορρόφησης θερμικού-νετρονίου.

Γιατί είναι σημαντικό? Λοιπόν, οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρειάζονται ένα υλικό με τέτοιες ιδιότητες για να κατασκευάσουν ράβδους ελέγχου για την απορρόφηση νετρονίων και, συνεπώς, για την ψύξη της διαδικασίας πυρηνικής αντίδρασης. Είναι σημαντικό ότι τα cermets ούτε φουσκώνουν ούτε συστέλλονται υπό βομβαρδισμό νετρονίων, αν και αλλάζουν σχήμα μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο.

Ως πηγή ραδίου, τα χαλκογονίδια του δυσδρόμου-καδμίου, χρησιμοποιούνται για τη μελέτη διαφορετικών χημικών αντιδράσεων.

Το οξείδιο του δυσσπονδίου, εν τω μεταξύ, χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε εξειδικευμένους πυκνωτές για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών.

Η ικανότητα των σπάνιων γαιών να μαγνητίζονται καθιστά επίσης ιδανική για εξαρτήματα σε σκληρούς δίσκους και άλλα δεδομένα αποθήκευσης.

Οι λαμπτήρες εκκένωσης αλογονιδίων και τα υλικά λέιζερ που συνδυάζουν δυσπρόσιο και βανάδιο με χρήση ιωδιδίου του δυσπροσίου (DyI3) παράγουν πολύ έντονο, λευκό φως.

Τα κρυστάλλους θειικού ασβεστίου και φθοριούχου ασβεστίου με ντόπινζη μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε δοσιμέτρες, εξειδικευμένα εργαλεία για τη μέτρηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το δυσπρόσιο θα ανάψει όταν το υλικό εκτίθεται σε ακτινοβολία. Το επίπεδο της φωταύγειας υποδηλώνει το περιβάλλων επίπεδο ακτινοβολίας.

Τέλος, οι νανοΐνες ορισμένων ενώσεων δυσπροζίου έχουν δείξει ότι διαθέτουν μεγάλη επιφάνεια και είναι εξαιρετικά ισχυρές. Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να τις καταστήσουν κατάλληλες για συστατικά καταλύτη ή εφαρμογές ανθεκτικές στη διάβρωση με μεγάλη αντοχή.

Πηγές

Arnold Magnetic Technologies. Ο σημαντικός ρόλος του δυσψρώματος στους σύγχρονους μόνιμους μαγνήτες . 17 Ιανουαρίου 2012.Kingsnorth, Καθ. Dudley. "Μπορεί να επιζήσει η δυναστεία των σπάνιων γαιών της Κίνας". Συνδιάσκεψη Βιομηχανικών Ορυκτών και Αγορών της Κίνας. Παρουσίαση: 24 Σεπτεμβρίου 2013.