يمكن أن يسمح استخدام المواد المعاد تدويرها لصنع المغناطيس للشركات بالتحايل على مشكلات سلسلة التوريد للحصول على أجسام مغناطيسية.
.jpg)
يمكن استخدام مسحوق معالَج من مادة مغناطيسية معاد تدويرها (يسار) في طابعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء مغناطيسات ذات شكل عشوائي (يمين).
ألقت جائحة COVID-19 مفتاح الربط في سلاسل التوريد للعديد من المواد ، بما في ذلك تلك المستخدمة في صناعة المغناطيس. المغناطيسات هي مكونات حاسمة في التقنيات التي تتراوح من محركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر إلى الماسحات الضوئية للتصوير بالرنين المغناطيسي. للتحايل على مثل هذه الاضطرابات ، يبحث الباحثون عن طرق بديلة لمصدر المواد المغناطيسية. شارك دانيال كاساليز من IMDEA Nanoscience ، إسبانيا ، تفاصيل إحدى هذه الطرق في المؤتمر الأخير للمغناطيسية المشتركة والمواد المغناطيسية (MMM) - Intermag لعام 2022 ، الذي عُقد عبر الإنترنت وفي نيو أورلينز في يناير.
طور كاساليز وزملاؤه طريقة لإعادة تدوير بقايا الفريت المتبقية من تصنيع مغناطيس الفريت التجاري ، وهو أكثر أنواع المغناطيس شيوعًا في العالم. أولاً ، يقوم الفريق بجمع نفايات السترونتيوم الفريت من شركة منتجة للمغناطيس في إسبانيا. ثم يقومون بطحن النفايات إلى مسحوق بحبيبات بحجم ميكرومتر وتسخين المسحوق إلى 1000 درجة مئوية ، حيث يخضع لعملية تكليس ، وهي عملية تعمل على تحسين البنية المجهرية والخصائص المغناطيسية للمادة. بقياس الخصائص المغناطيسية لهذا المسحوق المعالج ، وجد الفريق أن له خصائص متفوقة على البقايا الأصلية مع زيادة مقدارها 3.5 ضعفًا من قوة تحمله (مقياس لمقاومة مادة مغناطيسية للتغيرات في مغنطيتها) و 25٪ زيادة في بقاياه (مغنطة متبقية).
يمكن بعد ذلك إعادة هذا المسحوق إلى الشركة لإعادة معالجته إلى مغناطيس حديدي شائع. أظهر كاساليز وزملاؤه أيضًا أنه يمكن استخدامه لإنشاء مركب حديدي-بوليمر للطباعة ثلاثية الأبعاد للمغناطيس ، وهو أمر لم يتم القيام به باستخدام المواد المعاد تدويرها من قبل. تتميز الطباعة ثلاثية الأبعاد بمزايا مقارنة بتقنيات صنع المغناطيس التقليدية ، حيث يمكن صنع المغناطيس في درجات حرارة منخفضة ، مما يقلل من تكاليف الطاقة ، ويمكن طباعتها في مجموعة أكبر من الأشكال.
بالنسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد ، يخلط الفريق المسحوق مع بوليمر يسمى أكريلونيتريل بوتادين ستايرين ثم يقوم ببثق الخليط إلى شعيرات طويلة. يتم إدخال هذه الخيوط في طابعة ثلاثية الأبعاد ، حيث يتم تسخينها قليلاً قبل وضعها على السطح. باستخدام هذه الطريقة ، طبع الفريق مجموعة متنوعة من الأشياء ، من الأشكال السداسية والحلقات إلى الأسطوانات المنقوشة بشكل معقد ، وكلها تحتفظ بالخصائص المغناطيسية للمسحوق الأصلي.
يقول كاساليز إن المغناطيسات المطبوعة ثلاثية الأبعاد المعاد تدويرها التي صنعها هو وزملاؤه يمكن أن تجد فائدة في تقنيات تتراوح من السيارات الكهربائية إلى الأجهزة المنزلية. ويعتقد أيضًا أن هذه المغناطيسات القائمة على الفريت يمكن أن تساعد في استبدال المغناطيسات الأرضية النادرة ، مثل تلك المصنوعة من النيوديميوم ، والتي يمكن أن يؤثر تعدينها سلبًا على البيئة. عادةً ما يكون للمغناطيسات القائمة على الفريت قوة أقل من نظيراتها الأرضية النادرة ، لكن كاساليز يشير إلى أن مغناطيسات الفريت لها مزايا وظيفية أخرى. على سبيل المثال ، فهي خاملة كيميائيًا ، مما يجعلها مقاومة للتآكل بدون أي طلاء. كما يقول ، "إنها أكثر استدامة ، والمواد المستخدمة لجعلها أسهل في الحصول عليها".
المصدر