Как сделать магнит своими руками — блог Мира Магнитов
Есть несколько способов сделать магнит в домашних условиях. Первый и второй способ подойдут для простых домашних экспериментов и для показа детям. Третий и четвертый способы несколько сложнее и требуют внимательности и осторожности.
Варианты изготовления простейших магнитов своими руками
Способ 1Для создания магнита потребуются самые простые материалы, имеющиеся под рукой:
- Медная проволока.
- Источник постоянного тока.
- Металлическая заготовка — это и есть будущий магнит.
Самый простой электромагнит из проволоки, батарейки и гвоздя
Берем металлическую заготовку и обматываем ее медной проволокой. В общей сложности должно получиться 300 витков. Концы проволоки присоединяем к батарейке или аккумулятору. В результате металлическая заготовка намагнитится. Насколько сильным будет ее поле, зависит от мощности тока, поступающего из источника электропитания.
Способ 2
Сначала нужно сделать индукторную катушку. Внутрь нее и помещается будущий магнит, поэтому используется заготовка компактных размеров. Порядок действий точно такой же, за исключением того факта, что количество витков проволоки должны быть не 300, а 600. Этот метод хорош, если нужно сделать магнит повышенной мощности.
Медная проволока на ферритовом магните
Способ 3
Подразумевает использование сетевого электричества. Метод довольно сложен и опасен, поэтому манипуляции должны быть выверенными и осторожными. К стандартному набору приспособлений добавляется плавкий предохранитель, без которого создать магнит не получится. Он-то и подключается к индукторной катушке, внутри которой расположена металлическая заготовка. Предохранитель подключается в сеть. В результате он сгорает, но при этом успевает зарядить находящийся внутри катушки предмет до высоких показательный.
Будьте осторожны! Подобные эксперименты представляют опасность для жизни и нередко приводят к короткому замыканию в электросети! Выбирая подобный способ изготовления магнитных элементов, выполняйте необходимые меры предосторожности и подготовьте огнетушитель, который позволит оперативно погасить возможное возгорание.
Оценить результат работы поможет специальный магнитометр — он покажет, насколько сильно полученное изделие.
Как самому сделать самый мощный магнит
Самые мощные магниты в мире делают из редкоземельного металла неодима. Железо, неодим и бор приводят в порошкообразное состояние, смешивают, формуют и спекают в СВЧ-печах. Затем заготовки намагничивают и наносят защитное покрытие из цинка или никеля. Повторить этот процесс дома очень сложно. Но есть и другой способ.Способ 4
Первый шаг на пути к реализации цели заключается в поиске сломанных жестких дисков от компьютера. При отсутствии в хозяйстве сломанного винчестера можно попробовать отыскать неработающие устройства на авито, дарударе или на других площадках объявлений.
Магнитная головка в открытом жестком диске
В дисках есть магнитная головка, используемая для управления записью и чтением данных. Второй шаг — полностью разобрать жесткий диск и получить доступ к этой головке. На ней и находятся пластины изогнутой формы из сплава неодима-железа-бора. Их могут приклеить к стальным элементам, но часто они закреплены благодаря собственной магнитной силе. Самые крупные неодимовые магниты попадаются в самых старых винчестерах.
Конечно, проще всего купить неодимовый магнит нужной формы и силы. С другой стороны, если у вас в наличии есть несколько неработающих винчестеров, то было бы крайне неосмотрительно их просто выбросить.
Интернет-магазин «Мир Магнитов» предлагает вам купить неодимовые магниты по самым привлекательным ценам. Выбирайте в представленном каталоге подходящие изделия и оформляйте заказ. Покупка готовых изделий с необходимыми параметрами – это всегда проще, быстрее и выгоднее, чем попытки сделать неодимовые магниты самостоятельно.
как сделать своими руками, назначение мощных магнитов
С раннего детства человек не перестаёт удивляться поразительным способностям магнитов – притягивать к себе различные металлические предметы. Постоянные магниты (ПМ) – самый распространённый вид этого феномена. Их различают по силе магнитного поля. Существуют особо мощные магниты, созданные на основе сплавов из различных металлов.
Разновидности магнитов
Виды магнитов
Какие магниты бывают? Они могут быть трёх типов:
- Постоянные М имеют природное происхождение. Изготавливают их из сплавов нескольких магнетиков.
- Временные М проявляют свои свойства под воздействием внешнего магнитного поля.
- Электромагниты состоят из катушки изолированного провода на сердечнике под напряжением.
Постоянные магниты по составу разделяют на несколько видов:
- ферриты;
- неодимовые ПМ;
- самариевокобальтовые сплавы;
- альнико;
- магнитопласты.
Ферриты
Керамические ПМ, или ферриты, – самый распространённый вид постоянных магнитов. Они появились в 60-е годы прошлого века в результате успешных разработок нового магнитного сплава. Ферритовые ПМ на протяжении долгого времени сохраняют высокий уровень намагниченности. Однако сила их магнетизма сильно зависит от перепадов температуры окружающей среды.
Для удобного использования ферритовые изделия производят разной формы и величины. Магниты делают в виде цилиндров, колец, прямоугольных брусков и дисков. В последнее время появились ферритовые магниты с рым болтами для проведения поисковых работ, как в сыпучей, так и водной среде.
Феррит
Неодимовые ПМ
Неодимовые – очень сильные магниты, делают их из сплава неодима, железа и бора. Источник постоянного магнитного поля представляет собой кристаллическую структуру из связанных между собой атомов в соответствии с формулой Nd2Fe14B. ПМ используется в различных отраслях промышленности, медицине, в электротехнической сфере, электронике и быту.
Неодимовые М
Самариево-кобальтовые сплавы
В сплаве содержится редкоземельный химический элемент – самарий. Металл обладает сильнейшими магнитными свойствами. Самариево-кобальтовые магниты (СКМ) обладают высокой устойчивостью к коррозии и температурным перепадам, не нуждаются в специальном защитном покрытии.
Богатые месторождения самария расположены в Китае. В этой стране налажено массовое производство СКМ. При определённых условиях самариевые изделия по своей силе превосходят самые мощные неодимовые магниты. СКМ изготавливают двух видов, соответствующих химическим формулам: SmCo5, Sm2Co17.
СКМ
Важно! СКМ используются практически во всех отраслях промышленности. Магниты являются основой для создания ответственных деталей электродвигателей, генераторов, различных электротехнических приборов. Немаловажную роль СКМ играют в акустических системах, приводах жёстких дисков ПК и пр.
Альнико
Своё название ПМ получили от сокращения наименований составляющих сплава. Это алюминий, никель и кобальт (Альнико). В состав входит ещё железо. Помимо того, что сплавы обладают большим значением остаточной магнитной индукции (Br), они наделены высокой антикоррозионной стойкостью, а также сохраняют свои магнетические качества при высоких температурах (до 5500С). Преимуществом ПМ Альнико является то, что они гораздо дешевле СКМ.
Примером Альнико являются подковообразные изделия. Такая форма ПМ обеспечивает максимальное приближение полюсов друг к другу, что позволяет поднимать металлические предметы большого веса.
Кольца Альнико
Одно из свойств альнико изделий – это то, что их можно легко размагничивать, в то же время материал быстро восстанавливает остаточную намагниченность во внешнем магнитном поле. Объясняется это явление низкой коэрцитивной силой.
Магнитопласты
С развитием различных промышленных технологий появилась потребность в ПМ, которые были бы в виде плоских гибких материалов. Проблема была решена с помощью напыления металлического на полимерный листовой материал. Для этого используют такие полимеры, как винил, полистирол, полиамид и пр. Полимерные магниты бывают как гибкими, так и жёсткими.
Гибкий магнитопласт
Одним из ярких примеров использования этих изделий является уплотнительное обрамление внутреннего периметра двери холодильника. Внутри резиновой рамки помещён магнитопласт, который плотно притягивает дверь к металлической поверхности корпуса холодильного агрегата.
К положительным качествам магнитопластов следует отнести следующие:
- создание многополюсных структур;
- устойчивое воспроизводство и стабильность магнитного поля;
- антикоррозионные качества;
- прочность и пластичность.
Электромагнит и демагнизатор
Электромагнит – устройство, создающее магнитное поле вокруг сердечника с намотанным проводом. Через витки пропускает ток. Ферритовый стержень в это время становится мощным магнитом.
Действие мощных электромагнитов можно наблюдать в сталеплавильных цехах по переработке металлолома. Мостовой кран опускает магнит в лом. Крановщик включает напряжение, и к электромагнитному диску прилипает несколько сот килограммов металла, который затем отправляют в плавильную печь, выключив ток.
Демагнитизатор действует в обратном порядке – снимает остаточное намагничивание с деталей различных устройств. Его используют там, где наведённые магнитные поля препятствуют работе электротехники и электроники.
Обратите внимание! По своей конструкции размагничиватель ничем не отличается от электромагнита. Разница состоит в том, что на катушку обмотки подаётся не постоянное, а переменное напряжение.
Про неодимовые магниты
Состав
Неодим – редкоземельный металл с наделённым природой мощным магнетизмом. В периодической системе химический элемент занимает 60 позицию. В чистом виде в природе не встречается. Его выделяют из такого вещества, как дидим, где он находится в смешанном состоянии с другими лантаноидами.
Несмотря на «редкоземельность», элемент довольно распространён в земной коре. Основная добыча металла сосредоточена в Китае.
В ответ на вопрос, что такое представляет собой неодимовый магнит, следует то, что это сплав из неодима и железа с добавлением бора. Для того чтобы получить такой сплав, исходящие компоненты приводят в порошкообразное состояние. После перемешивания состав запекают в специальной печи, заблаговременно помещая смесь в формовочные ёмкости.
Особенности
Использовать в чистом виде редкоземельный металл Nd не позволяют его слабая стойкость к коррозии и мягкость. Чтобы уменьшить эти недостатки, магниты стали делать из вышеупомянутого сплава. Удалось получить мощный магнит, не восприимчивый к коррозионным процессам, хорошо переносящий условия высокой температуры (до 1400С).
Применение
Неодимовые магниты нашли широкое применение в моторостроении для авиационной промышленности. В некоторых медицинских аппаратах НМ исполняют важную роль, как основные функциональные детали. В быту – это различные магнитики, которые крепят на холодильники. Из них также изготавливают разные игрушки-головоломки.
Из НМ получаются отличные держатели ножей на стенах кухонь. Для фиксации мебельных дверей в закрытом состоянии применяют магниты дисковой формы. Домашние умельцы изобретают различные бытовые приспособления, демонстрируя, что можно сделать из неодимового магнита.
В промышленном производстве неодимовые магнитные изделия применяют в различных фильтрационных системах для улавливания мельчайших металлических частиц. С помощью НМ очищают производственные площади от металлической стружки. Магнитами обрабатывают семена зерновых культур для повышения урожайности.
В картере двигателя автомобиля устанавливают пробку с неодимовым магнитом, которая выбирает металлическую крошку из моторного масла.
Можно ли изготовить своими руками
НМ стоят довольно дорого. Многие любители домашних самоделок пытаются узнать, как сделать самому мощный магнит из неодимового сплава. На самом деле производство НМ представляет собой сложный технологический процесс, который воспроизвести в бытовых условиях невозможно.
Дело в том, что сделать неодимовые магниты можно только с помощью порошковой металлургии. Изготовление НМ заключается в спекании порошков неодима, железа и бора. Сложный процесс связан со специальным технологическим оборудованием. Поэтому единственным способом обзавестись мощными магнитами неодимами – это воспользоваться разборкой списанной электроники либо других устройств.
Дополнительная информация. Сверлить или дробить неодимовые магниты категорически нельзя. При нарушении целостности магниты теряют свои свойства. То же происходит, если повредить магнитные поверхности.
Удивительные свойства магнитов всегда привлекали пытливые умы людей. Использование источников магнитного поля принесло мировой цивилизации немало ценных изобретений практически во всех сферах деятельности человечества.
Видео
Мощный электромагнит из микроволновки своими руками
С помощью кран-балки легко перемещать стальные детали по помещению: быстро и без усилий. Вот только чаще всего эти детали имеют абсолютно разную форму, и крепить их обвязкой крайне не удобно, порой даже не возможно. Для этого предлагаем собрать несложный электромагнит из нескольких микроволновок, которые всегда в изобилии валятся на любых свалках.Понадобится
- Стальной круг толщиной 10 мм минимум и в диаметре 200 мм.
- Стальная полоса шириной 40 мм.
- Эпоксидная смола.
- Рым-болт с гайкой.
- Ну и естественно три микроволновых печи.
Изготовление мощного электромагнита для кран-балки своими руками
Необходимо разобрать все микроволновки и вытащить из них соответственно 3 трансформатора.
Трансформатор состоит «Ш»-образного магнитопровода, приваренного к «I»-образному магнитопроводу.
Болгаркой срезаем швы у каждого трансформатора. «I»-образный магнитопровод нам больше не понадобится.
Снимаем все обмотки. Их обычно три: сетевая на 220 В, низковольтная на 6 В и высоковольтная на 2500 В. Оставляем только сетевую.
Снимать их пришлось все, потому, что сетевая обмотка идет первая, а остальные уже идут за ней и по другому к ним не подобраться.
Запрессовываем обмотку на 220 В обратно. Ставим трансформаторы на круг и проверяем чтобы все они умещались и не выступали.
В стальном круге сверлим два отверстия: одно под провод питания сбоку, второе точно по центру для крепления.
Изготавливаем корпус электромагнита. Из стальной полоски на гибочном станке делаем круг по диаметру основания.
Привариваем его к основанию.
В центральное отверстие вставляем рым-болт.
Фиксируем с другой стороны гайкой и привариваем все сваркой.
Устанавливаем сердечники трансформаторов с обмотками. Обратите внимание, что сердечники выступают за кольцо корпуса основного электромагнита. О обмотки хорошо скрывается за кольцом.
Привариваем сердечники к основанию.
Собираем схему. Соединяем все обмотки паралельно друг другу.
Подключаем розетку питания.
Пустую область заливаем предварительно разведенной эпоксидной смолой. Для прочности в нее введен наполнитель — сухой цемент.
Ждем полного затвердевания.
Торчащие прямоугольники электромагнита срезаем сабельной электропилой.
Для ровности фрезеруем.
Электромагнит почти готов.
Осталось только покрасить и переходить к испытаниям.
Результат и испытания электромагнита
Расчетная электрическая мощность получилась порядка 2,7 кВт. Это хорошее значение, так как сеть любой мастерской способна выдержать подобные нагрузки. Включаем и проверяем.
Держит отлично.
Теперь стальной лист массой 25 кг.
И к этой нагрузке ещё два человека общей массой 170 кг.
Итого держит 200 кг вполне уверенно, может и больше.
Легко поднимает широкую двутавру массой около 80 кг.
В общем, для кузницы, мастерской вещь просто отличная, чтобы делать все быстро и просто. Теперь не нужно ничего крепить, достаточно включить электромагнит и передвинуть тяжелую деталь куда нужно.
Смотрите видео
Как сделать неодимовый магнит в домашних условиях
У сотрудников сайта p-magnit.ru иногда спрашивают о том, как сделать неодимовый магнит своими руками. Попробуем разобраться, насколько это возможно, и что вообще представляет собой процесс производства подобной продукции.
Итак, продаваемые нами устройства состоят из сплава, который на 70% состоит из железа и практически на 30% – из бора. Только какие-то доли процентов в его составе приходятся на редкоземельный металл неодим, природные залежи которого крайне редки в природе. Большая часть их приходится на Китай, есть они еще всего в нескольких странах, в том числе, и в России.
Прежде чем сделать неодимовые магниты, производители создают формы для них из песка. Затем поднос с формами обдают газом и подвергают термической обработке, из-за чего песок твердеет и сохраняет на своей поверхности будущие очертания металлической заготовки. В эти формы позднее будет помещаться раскаленный металл, из которого, собственно и получится необходимая продукция.
Теперь непосредственно рассмотрим, как делают неодимовый магнит. В отличие от ферромагнитных изделий металл здесь не плавится, а спекается из порошковой смеси, помещенной в инертную или вакуумную среду. Затем полученный магнитопласт прессуется с одновременным воздействием на него электромагнитного поля определенной интенсивности. Как видим, даже на начальном этапе производства, заметно, что вопрос о том, как сделать неодимовые магниты в домашних условиях, звучит неуместно. Слишком сложны операции и используемое оборудование. Создание подобных условий на дому вряд ли возможно.
После того, как заготовки достают из форм, они подвергаются механической обработке – тщательно шлифуются, потом для улучшения коэрцитивной силы изделий выполняется их обжиг.
Наконец, мы подходим к последним этапам, которые помогут окончательно ответить на вопрос о том, как делают неодимовые магниты. Спеченный сплав NdFeB вновь подвергаются отделке на станке посредством специального инструмента. При работе применяют охлаждающую смазку, для исключения перегрева либо возгорания порошка.
На магниты наносится защитное покрытие. Это обусловлено, во-первых, тем что спеченные металлы достаточно хрупкие и их необходимо усилить, и, во-вторых, металл будет защищен от процессов коррозии и другого воздействия внешней среды. Так производители заблаговременно беспокоятся о том, как сделать неодимовый магнит более прочным и долговечным. Покрытие может быть медным, никелевым, цинковым. На последней фазе производственного процесса применяется намагничивание посредством сильного магнитного поля. Дальше – они направляются на склад, а оттуда покупателям.
Итак, после того, как мы более-менее подробно рассмотрели производственный процесс, стало ясно, что, наверное, не стоит всерьез задаваться вопросом «как сделать неодимовый магнит в домашних условиях». Ведь для этого требуется не только наличие определенных знаний, но множество сложнейших агрегатов.
Изготавливаем поисковой магнит
Всем знакомы времена «Золотой лихорадки», когда люди продавали все свое имущество и шли на поиски золота. Сегодня поиск кладов является своеобразным хобби, которым увлекается немало людей. Некоторые ищут золото, другие занимаются поисками прочих металлов. Чтобы упростить процесс поисков можно обзавестись поисковым магнитом, который мы изготовим прямо сейчас.
Итак, вначале посмотрим, как это делает автор полезной для многих самоделки в своем видео
Нам понадобится:
— сварочный аппарат;
— болгарка;
— кувалды;
— набор инструментов, чтобы гнуть, крепить;
— защитная маска;
— металлический прут;
— труба;
— эпоксидный клей;
— неодимовый магнит намагниченностью N42.
Сразу отметим, что прут должен быть достаточно крепким и гладким, поскольку он будет использован для изготовления крепления для веревки. Неодимовый магнит, который использует автор имеет мощность отрыва в 240 кг. Из прочих инструментов нам понадобятся плоскогубцы и надфиль. С материалами все предельно ясно, и это значит, что можно смело приступать к работе.
Первым делом нам нужно согнуть наш металлический прут и придать ему слегка круглую форму. Так как прут крепкий, то советуется использовать кувалду.
Далее приступим к изготовлению обоимы, в которую будет помещаться неодимовый магнит. Для это при помощи болгарки отрезаем кусок от металлической трубы.
После нарезки обрабатываем кусок трубы, чтобы он был максимально гладким у краев. Обрабатывать мы начнем при помощи болгарки.
Далее берем надфиль и тщательно обрабатываем внутреннюю часть куска трубы. У автора видеоролика, например, труба вся в ржавчине, которая обязательно не позволит клею и самой конструкции держатся стабильно, что очень важно.
Следующим делом нам понадобится помощь сварочного аппарата, поскольку необходимо приварить кусок прута к куску от металлической трубы, чтобы получить ушко. Лишние части прута отрезаем болгаркой.
Далее устанавливаем неодимовый магнит в обойму. У автора осталось значительно большее пространство между магнитом и обоимой, которое он застопорил при помощи гвоздей. Оставшееся пространство нужно залить эпоксидным клеем и оставить магнит сохнуть приблизительно на три дня.
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Изготовление магнита в домашних условиях
Человек впервые познакомился с магнитом еще в древности. Однако очень быстро этот естественный камень перестал удовлетворять потребности людей. Именно тогда и была разработана технология изготовления магнитов. Конечно, с тех пор прошло много времени. Технология значительно изменилась, и теперь появилась возможность изготовить магнит в домашних условиях. Для этого не нужно обладать особенными навыками и знаниями. Достаточно иметь под рукой все необходимые материалы и инструменты. Итак, изготовление магнита выглядит следующим образом.
Магнитомягкие материалы
Все материалы, способные к намагничиванию, можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые. Между ними существует значительная разница. Так, магнитомягкие материалы сохраняют магнитные свойства недолго.
Можно провести эксперимент: проведите несколько раз по сильному магниту железным брусочкам. В результате материал приобретет свойства притягивать другие металлические предметы. Однако изготовление магнита, постоянно обладающего этими способностями, в данном случае невозможно.
Магнитотвердые материалы
Подобные материалы получаются в результате намагничивания обычного куска железа. В данном случае свойства сохраняются значительно дольше. Однако они полностью исчезают при ударе предмета о достаточно твердую поверхность. Также магнитные свойства разрушаются, если нагреть материал до 60 градусов.
Что понадобится
Изготовление магнитов своими руками не отнимет много времени и не потребует особых затрат. Для этого необходимы:
- отвертка;
- промасленная бумага;
- плавкий предохранитель;
- выключатель;
- медная проволока;
- сильнейший постоянный магнит.
Способ первый
Этот метод считается самым простым. Достаточно провести в одном направлении несколько раз намагничиваемым предметом по постоянному сильному магниту. Вот и все. Однако следует учесть, что магниты, изготовленные подобным методом, держат магнитное поле недолго и очень быстро теряют свои свойства. Такие изделия подходят только для несложных манипуляций. Например, подобный магнит может помочь вынуть из щели завалившуюся иголку или притянуть болтики, но не более того. Поэтому данный метод всерьез рассматривать не стоит.
Способ второй
Изготовление постоянных магнитов можно осуществлять и другим способом. Для этого потребуется батарейка. С ее помощью можно намагнитить любой подходящий для этого материал. Делается это достаточно просто и не требует особых инструментов. Металлическому предмету магнитные свойства придает электромагнит.
Давайте рассмотрим пример с отверткой. Для начала инструмент следует обернуть изолятором, а затем намотать около 300 витков проволоки. Лучше использовать ту, что применяют для изготовления трансформаторов. После этого проволоку нужно подключить к аккумулятору или батарейке, желательно на 5-12 вольт. В результате подобных манипуляций электромагнитное поле намагнитит отвертку.
Способ третий
Изготовление магнита может показаться делом непростым. Так как вышеуказанные способы не гарантируют, что свойства будут сохраняться на протяжении длительного времени. Более сильный магнит можно создать с помощью индукторной катушки. Металлическая заготовка должна быть небольшой, так как ее нужно будет поместить внутрь катушки. После этого следует выполнить точно такой порядок действий, как указано в предыдущем способе. Единственное отличие в том, что витков проволоки нужно сделать в два раза больше, то есть 600. Только в этом случае может получиться хороший магнит.
Способ четвертый
Изготовление магнита в данном случае предусматривает использование тока из электросети. Этот метод достаточно опасен, поэтому все манипуляции следует выполнять аккуратно и осторожно. Нам потребуется плавкий предохранитель, без которого ничего не получится. Его необходимо последовательно соединить с индукторной катушкой, внутри которой находится металлическая заготовка.
Конечно, при включении подобной конструкции в сеть сгорит предохранитель. Однако за этот короткий промежуток времени металлическая заготовка успеет зарядиться, так как в данном случае создается достаточно сильное электромагнитное поле. Здесь стоит учесть один нюанс: чем выше сила тока, тем сильнее получится магнит. Для обмотки катушки стоит использовать только медную проволоку.
В заключение
Изготовление постоянных магнитов в домашних условиях — процесс достаточно простой. Однако при использовании определенных схем следует соблюдать аккуратность.
Самым мощным из постоянных магнитов считается неодимовый. Изготовить его в домашних условиях можно, однако для этого требуется заготовка из редкоземельного металла — неодима. Помимо этого, применяют сплав бора и железа. Такая заготовка намагничивается в магнитном поле. Стоит отметить, что такое изделие обладает огромной силой и теряет только 1 процент своих свойств в течение ста лет.
При помощи маленькой катушки создано рекордно мощное магнитное поле
Инженеры Национальной лаборатории сильных магнитных полей в США (MagLab) сконструировали очень мощный магнит. При этом он практически незаметен: источник сильнейшего магнитного поля упакован в катушку, которая поместится даже в небольшой сумочке.
Сотрудники лаборатории нашли способ создавать и использовать электромагниты, которые сильнее, меньше и универсальнее тех, что были сконструированы когда-либо прежде.
«Мы буквально открываем дверь в новый мир. Из-за своей компактности эта технология способна полностью изменить наши представления об области применения сильных магнитных полей», – объясняет автор уникальной разработки Сынгён Хан (Seungyong Hahn) в пресс-релизе университета.
Новый магнит производит магнитное поле с индукцией в рекордных 45,5 Тесла. Для сравнения, стандартный магнит аппарата магнитно-резонансной томографии (МРТ) создаёт поле в 2-3 Тесла. Кстати, прежний мировой рекордсмен, также созданный в Национальной лаборатории сильных магнитных полей США, был 35-тонным гигантом, генерирующим магнитное поле в 45 Тесла.
В процессе испытаний компактное чудо весом 390 граммов быстро продемонстрировало своё превосходство над предшественником.
Но как же может нечто столь маленького размера генерировать такое мощное магнитное поле? Всё благодаря новаторской конструкции и использованию нового многообещающего проводника, сообщают разработчики.
При создании магнита учёные использовали сверхпроводящий материал. Но не обычный, а специально созданный. Этот особый сплав на основе оксида бария, меди и редкоземельных элементов специалисты коротко именуют REBCO.
Он может выдерживать в два раза большую силу тока по сравнению с обычным сверхпроводником на основе ниобия (а сила протекающего тока определяет и силу магнитного поля). Важным нововведением стало также использование очень тонких (не толще листа бумаги) проводов в виде лент.
Другим ключевым моментом в создании маленького рекордсмена является отсутствие изоляции. Обычные современные электромагниты содержат изолирующий элемент между проводящими слоями, чтобы направлять ток по наиболее эффективному пути. Однако это добавляет вес и объём конструкции.
Отсутствие изоляции не только позволило получить более компактный и изящный прибор, но и помогло избежать возможных отказов конструкции. Они случаются при повреждениях или несовершенствах проводника.
В этом случае течение тока по оптимальному пути прерывается, материал начинает нагреваться и терять свои сверхпроводящие свойства. Но если изоляции в конструкции нет в принципе, то ток сможет протекать в обход проблемного участка, предотвращая развитие отказов.
Чтобы оценить важность представленной разработки, достаточно упомянуть, что сильные магнитные поля находят применение в самых разных областях: медицине (МРТ), фармакологии (ядерный магнитный резонанс), ускорении частиц (как в Большом адронном коллайдере), термоядерных реакторах, а также других специфических областях науки и промышленности.
Инженеры уже запланировали дальнейшие исследования. Они будут искать способы выявления и устранения возможных проблем. Учёные также изучают потенциальные применения своей удивительной разработки с использованием сверхпроводящих магнитов будущего, над созданием которых они активно трудятся.
По словам разработчиков, основная фундаментальная проблема материала REBCO в том, что такой тонкий проводник неизбежно будет иметь дефекты. Но их влияние на магниты будущего пока не изучены. Тем не менее, даже несмотря на все сложности, с которыми ещё предстоит справиться, учёные весьма воодушевлены своим достижением.
Научная статья, посвящённая изобретению американских исследователей и инженеров, опубликована в издании Nature.
Напомним, что авторы «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) писали о важном рекорде в сфере сверхпроводимости и о том, как физики научились управлять магнитными свойствами благородного металла. Предлагаем также почитать о первом двумерном магните.
