Magneetit ovat loputon hauskuuden lähde, puhumattakaan mukavuudesta, kun kyse on jääkaapin muistiinpanoista ja valkotauluista! Mutta kun kyse on teollisesta käytöstä, kuten ilmavoimien ja NASA: n käyttämistä, vain yhden tyyppinen magneetti tekee arvosanasta. Näitä kutsutaan harvinaisten maametallien magneeteiksi, joukko vahvoja kestomagneetteja, jotka on valmistettu tiettyjen maaelementtien seoksista. Nämä elementit kuuluvat harvinaisten maametallien (tai metallien) luokkaan, jaksotaulukossa on seitsemäntoista elementtiä; nimittäin skandium, yttrium ja viisitoista lantanidia. Nimestään huolimatta harvinaisten maametallien elementit ovat tosiasiallisesti melko runsaasti, mutta geokemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi niitä kutsutaan niin harvoin taloudellisesti hyödynnettävissä pitoisuuksissa.
Harvinaiset maametallielementit ovat ferromagneettisia, mikä tarkoittaa, että kuten rauta, ne voidaan myös magnetoida. Koska useimmilla harvinaisten maametallien elementeillä on matala Curie-lämpötila (lämpötila, jolla niillä on magneettisia ominaisuuksia), tarkoitetaan, että ne ovat vain magneettisia alhaisissa lämpötiloissa. Kuitenkin useimmat muodostavat yhdisteitä, joissa on siirtymämetalleja, kuten rautaa, nikkeliä ja kobolttia, joilla on korkeammat Curie-lämpötilat, ja siksi niitä voidaan sekoittaa niihin niiden luonnollisten magneettisten ominaisuuksien parantamiseksi. Niitä on kahta tyyppiä: neodyymimagneetit ja samarium-kobolttimagneetit. Entinen, keksitty 1980-luvulla, on vahvin ja edullisin harvinaisten maametallien magneettityyppi, ja se on valmistettu neodyymistä, raudasta ja boorista (kemiallinen kaava: Nd2Fe14B). Toisaalta Samarium-kobolttimagneetteja (kemiallinen kaava: SmCo5), ensimmäistä keksittyä harvinaisten maametallien magneetteja, käytetään vähemmän kuin neodyymimagneetteja, koska ne ovat kalliimpia ja heikommassa magneettikentän voimakkuudessa. Samarium-kobolttilla on kuitenkin korkeampi Curie-lämpötila, mikä luo näille magneetteille markkinaraon sovelluksissa, joissa tarvitaan korkeaa kenttävoimaa korkeammissa käyttölämpötiloissa.
Neodyymimagneetteja käytetään tyypillisesti useimmissa tietokoneiden kiintolevyissä ja monissa erilaisissa äänenkaiuttimissa. Niillä on myös useita tärkeitä lääketieteellisiä sovelluksia, joista vähäisimpään sisältyy magneettikuvaus (tai MRI) -tekniikka. Ne ovat myös osa sähkö- ja hybridimoottoreiden, servomoottorien, langattomien työkalujen ja ohjaustehostimen käyttölaitteita. Samarium-kobolttimoottoreita käytetään yleisesti sähkökitaroiden, huippuluokan kilpa-autojen moottorien ja turboajoneuvojen rakentamisessa. Lisäksi harvinaisten maametallien elementtejä käytetään katalysaattoreina öljykrakkausteollisuudessa ja autojen päästölaitteiden valmistukseen, ja niillä voi olla monia tulevaisuuden sovelluksia vihreään tekniikkaan. Samarium-kobolttimagneetteja voidaan käyttää myös kryogeenisten ja korkean lämpötilan järjestelmien valmistukseen tulevaisuuden avaruusmatkoihin.
Alun perin näiden magneettien korkeat kustannukset rajoittivat niiden käytön sovelluksiin, joissa vaaditaan kompaktiutta ja korkeaa kenttävoimakkuutta, mutta 1990-luvulta alkaen harvinaisten maametallien magneetteista on tullut tasaisesti halvempia ja alhaiset kustannukset ovat innoittaneet uusia käyttötapoja (kuten magneettisiä leluja lapset).
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita magneetteista Space Magazine -lehteen. Tässä on artikkeli siitä, mistä voi ostaa magneetteja, ja tässä on artikkeli siitä, mistä magneetit ovat tehty.
Jos haluat lisätietoja harvinaisten maametallien magneeteista, tutustu harvinaisten maametallien magneettikotisivulle, ja tässä on linkki Wikipediaan: Harvinaisten maametallien magneetit.
Olemme myös nauhoittaneet koko jakson tähtitiede-näyttelijöistä, jotka käsittelevät kaikkia magneettisuuksia. Kuuntele tästä, jakso 42: Magnetismi kaikkialla.
Lähteet:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
