Trong các hệ thống công nghiệp hiện đại, nam châm đóng một vai trò quan trọng. Từ các cảm biến nhỏ đến các động cơ lớn, từ các thiết bị y tế đến các ứng dụng hàng không vũ trụ, nam châm có mặt ở khắp mọi nơi. Tuy nhiên, với nhiều loại vật liệu nam châm có sẵn, việc lựa chọn đúng loại cho các ứng dụng cụ thể đã trở thành một thách thức đáng kể đối với các kỹ sư và nhà thiết kế.

Là vật liệu có khả năng tạo ra từ trường, nam châm phục vụ các chức năng thiết yếu trong các ngành công nghiệp:

• Chuyển đổi năng lượng:Động cơ, máy phát điện và máy biến áp dựa vào nam châm để chuyển đổi năng lượng điện từ.
• Truyền thông tin:Các thiết bị ghi và cảm biến từ tính sử dụng các đặc tính từ tính để lưu trữ và truyền dữ liệu.
• Kiểm soát chuyển động:Công nghệ nâng từ và truyền động cho phép kiểm soát chuyển động chính xác.
• Ứng dụng y tế:Máy quét MRI sử dụng từ trường mạnh để chụp ảnh bên trong.
• Tự động hóa công nghiệp:Công tắc và cảm biến từ tính tạo điều kiện phát hiện vị trí và kiểm soát giới hạn.

Đặc điểm:Nam châm NdFeB đại diện cho nam châm vĩnh cửu thương mại mạnh nhất, với các sản phẩm năng lượng từ tính đạt 30-52 MGOe. Chúng kết hợp lực kháng từ nội tại cao (10-35 kOe) với hiệu suất chi phí tuyệt vời.

Ứng dụng:Hệ thống MRI, máy tách từ, thiết bị âm thanh, tuabin gió, động cơ xe điện và thiết bị chính xác.

Hạn chế:Nhạy cảm với nhiệt độ trên 80°C, dễ bị ăn mòn và giòn cần lớp phủ bảo vệ.

Đặc điểm:Những nam châm hợp kim này thể hiện độ ổn định nhiệt độ đặc biệt (lên đến 540°C), khả năng chống ăn mòn vượt trội và độ bền cơ học cao.

Ứng dụng:Cảm biến nhiệt độ cao, thiết bị âm thanh (bộ thu guitar, micro), thiết bị hàng không vũ trụ.

Hạn chế:Độ mạnh từ tính thấp hơn so với nam châm đất hiếm và dễ bị khử từ.

Đặc điểm:Nam châm oxit tiết kiệm chi phí với khả năng chống ăn mòn và chống khử từ tốt, mặc dù có các đặc tính từ tính tương đối yếu.

Ứng dụng:Niêm phong tủ lạnh, hệ thống loa, nam châm giáo dục và cảm biến giá rẻ.

Hạn chế:Tính chất vật liệu giòn và nhạy cảm với nhiệt độ trên 100°C.

Đặc điểm:Nam châm đất hiếm hiệu suất cao với độ ổn định nhiệt đặc biệt (-273°C đến 350°C) và khả năng chống ăn mòn.

Ứng dụng:Hệ thống hàng không vũ trụ, dụng cụ khoan lỗ sâu, động cơ nhiệt độ cao và thiết bị chính xác.

Hạn chế:Chi phí vật liệu cao và tính chất cơ học giòn.

Đặc điểm:Vật liệu composite linh hoạt kết hợp bột ferrite với chất kết dính cao su, cho phép các hình dạng và kích thước tùy chỉnh.

Ứng dụng:Niêm phong tủ lạnh, sản phẩm giáo dục, màn hình quảng cáo và giải pháp lắp đặt linh hoạt.

Hạn chế:Độ mạnh từ tính yếu và nhạy cảm với nhiệt độ.

• Độ từ dư (Br):Mật độ từ thông còn lại sau khi từ hóa
• Lực kháng từ (Hcb):Khả năng chống khử từ
• Lực kháng từ nội tại (Hcj):Khả năng vốn có của vật liệu chống lại sự khử từ
• Sản phẩm năng lượng tối đa (BHmax):Khả năng lưu trữ năng lượng từ tính cực đại
• Nhiệt độ Curie (Tc):Giới hạn nhiệt cho các đặc tính từ tính

Nghiên cứu tập trung vào các lựa chọn thay thế đất hiếm mới (CeFeB, SmFeN), công thức giảm hàm lượng đất hiếm và vật liệu nano composite để tăng cường hiệu suất đồng thời giảm chi phí.

Các kỹ thuật luyện kim bột tiên tiến, quy trình hóa rắn nhanh và công nghệ phủ mới nhằm cải thiện các đặc tính từ tính và độ bền.

Việc áp dụng ngày càng tăng trong các hệ thống năng lượng tái tạo (điện gió, xe điện), robot tiên tiến và thiết bị y sinh cho thấy vai trò công nghệ ngày càng mở rộng của nam châm.