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低成本“超級磁鐵”可望實現未來混合動力汽車

上網時間: 2008年08月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:永久磁鐵  馬達  混合動力汽車 

罕見的稀土永久磁鐵(earth permanent magnets)可望實現外形更小、性能更高的馬達與發電機,但難題是它需要一個成本高昂的多步驟流程才能製造出來。現在,美國東北大學(Northeastern University)的研究人員宣佈發明了一種用來製造釤鈷(samarium cobalt)永久磁鐵的低價、綠色環保且只有一個步驟的製程技術

強力磁鐵製造成本的降低,將可實現一種採用更小、更低價馬達的新型混合動力汽車,並將使永久磁鐵可被用於航太領域。

美國東北大學微波磁性材料和積體電路中心(Center for Microwave Magnetic Materials and Integrated Circuits)首席科學家C.N. Chinnasamy表示,稀土磁性材料中磁性最強的釤鈷可利用回收化學物製造出來。該種製程可用於量產,且製造成本將大幅低於現有技術。

Chinnasamy表示:「稀土磁鐵適用於在高溫環境下執行的小型高性能馬達和發電機,對於NASA和國防部至關重要;有了這個製造方法,這種材料可以實現很經濟的製造成本。」Chinnassamy是在該研究中心主任兼首席研究員Vincent Harris的領導下展開該研究計畫的。

Harris表示,釤鈷磁鐵非常適合用於航空用渦輪機(aircraft turbines),因為其溫度對於其它稀土磁鐵來說太高了。Chinnassamy的單步驟製程不僅成本更低,而且其中用來製造釤鈷磁鐵的化學物都是可以反覆循環利用、而且綠色環保的,因此非常適合用於大規模生產。

這些研究人員發明了一種奈米技術方法來製造這種稀土磁鐵,用來取代目前其它的昂貴且多步驟的冶金技術方法。在現有的方法中,冶金法將鈷和釤礦石以正確的比例熔合,但必須在真空環境下進行熔合以防止氧化,因而大幅增加了成本。

美國東北大學的方法則在一種高溫溶劑中將鈷和釤鹽以正確的比例溶解。溶解過程生成了磁性奈米塊體(nanoblades)──大小僅10×100奈米的極微小偶極子(dipoles),成形並沉澱到溶液的底部。隨後,他們將一層可防止氧化的PVP (polyvinylpyrrolidone)覆蓋到奈米塊體上,形成一種黑色磁粉。這種磁粉可在有強磁場的環境下形成強力磁鐵。

其它用來製造包含奈米塊體偶極子的方法都可以在很高執行溫度下成功;但這種稀土磁鐵在室溫條件下工作時性能很差。對此東北大學的研究人員表示,他們所研發的方法無論是在室溫還是高執行溫度下都能執行良好,因此可以帶來性能媲美大型引擎的小型馬達。

(參考原文:Cheaper 'supermagnets' could drive future hybrid cars,by R. Colin Johnson )





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