Соронзон материалд хөнгөнцагааны нунтагын өвөрмөц хувь нэмэр
Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн өндөр хурдны серво мотор эсвэл хүчирхэг хөтлөгч төхөөрөмжийг задлахад нарийн соронзон материалууд үргэлж гол цөм нь байдгийг олж мэдэх болно. Инженерүүд соронзонгийн албадлагын хүч болон үлдэгдэл соронзон бат бэхийн талаар хэлэлцэж байх үед цөөхөн хүн энгийн мэт харагдах цагаан нунтаг,хөнгөнцагааны нунтаг(Al₂O₃) нь "тайзны ард байгаа баатар"-ын дүрд чимээгүйхэн тоглож байна. Энэ нь соронзон чанаргүй боловч соронзон материалын гүйцэтгэлийг өөрчилж чаддаг; энэ нь дамжуулагч биш боловч гүйдлийн хувиргалтын үр ашигт гүн гүнзгий нөлөө үзүүлдэг. Хамгийн дээд зэргийн соронзон шинж чанарыг эрэлхийлж буй орчин үеийн салбарт хөнгөн цагааны нунтагийн өвөрмөц хувь нэмэр улам бүр тодорхой харагдаж байна.
Ферритийн хаант улсад энэ нь "үр тарианы хилийн илбэчин"
Зөөлөн феррит үйлдвэрлэх том цехэд ороход агаар нь өндөр температурт шатаах онцгой үнэрээр дүүрч байв. Үйлдвэрлэлийн шугамын мастер Жан өвгөн: "Өмнө нь манган-цайрын феррит хийх нь жигнэмэг хийхтэй адил байсан. Хэрэв халуун нь арай муу байсан бол дотор нь 'болсон' нүх сүвүүд үлдэж, алдагдал буурахгүй байсан" гэж байнга хэлдэг байв. Өнөөдөр бага хэмжээний хөнгөнцагааны ислийн нунтагыг томъёонд нарийн оруулсан бөгөөд нөхцөл байдал тэс өөр болжээ.
Хөнгөнцагааны ислийн нунтагийн гол үүргийг энд "үрийн хил хязгаарын инженерчлэл" гэж нэрлэж болно: энэ нь феррит үрийн хоорондох хил хязгаарт жигд тархсан байдаг. Тоо томшгүй олон жижиг үр тариа нягт байрладаг бөгөөд тэдгээрийн уулзварууд нь ихэвчлэн соронзон шинж чанарын сул холбоосууд болон соронзон алдагдлын "хамгийн хүнд цохилтод өртсөн хэсгүүд" байдаг гэж төсөөлөөд үз дээ. Өндөр цэвэршилттэй, хэт нарийн хөнгөнцагааны нунтаг (ихэвчлэн субмикрон түвшин) нь эдгээр үрийн хил хязгаарын хэсгүүдэд суулгагдсан байдаг. Эдгээр нь тоо томшгүй олон жижиг "далан" шиг бөгөөд өндөр температурт шатаах явцад үрийн хэт их өсөлтийг үр дүнтэйгээр дарангуйлж, үрийн хэмжээг жижигрүүлж, жигд тархсан болгодог.
Хатуу соронзон орны тулааны талбарт энэ нь "бүтцийн тогтворжуулагч"
Өндөр хүчин чадалтай неодимийн төмрийн бор (NdFeB) байнгын соронзны ертөнцөд анхаарлаа хандуулаарай. "Соронзны хаан" гэгддэг энэхүү материал нь гайхалтай энергийн нягтралтай бөгөөд орчин үеийн цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, салхин турбин, нарийн эмнэлгийн хэрэгслийг жолоодох гол эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Гэсэн хэдий ч асар том сорилт тулгарч байна: NdFeB нь өндөр температурт "соронзон чанараа алдах" хандлагатай байдаг бөгөөд түүний дотоод неодимоор баялаг фаз нь харьцангуй зөөлөн бөгөөд бүтцийн тогтвортой байдал дутагдалтай байдаг.
Энэ үед бага хэмжээний хөнгөнцагааны нунтаг дахин гарч ирэх бөгөөд энэ нь "бүтцийн сайжруулагч"-ын гол үүрэг гүйцэтгэдэг. NdFeB-ийн хайлуулах процессын явцад хэт нарийн хөнгөнцагааны нунтаг нэвтэрдэг. Энэ нь гол фазын торонд их хэмжээгээр ордоггүй боловч мөхлөгийн хил хязгаар, ялангуяа харьцангуй сул неодимоор баялаг фазын хэсгүүдэд сонгомол байдлаар тархдаг.
Нийлмэл соронзны тэргүүн эгнээнд энэ нь "олон талт зохицуулагч" юм.
Соронзон материалын ертөнц одоо ч хөгжиж байна. Зөөлөн соронзон материалын (төмрийн нунтаг цөм гэх мэт) өндөр ханалтын соронзон индукцийн эрчим ба бага алдагдалтай шинж чанар, байнгын соронзон материалын өндөр албадлагын хүчний давуу талыг хослуулсан нийлмэл соронзон бүтэц (Халбах массив гэх мэт) анхаарал татаж байна. Энэ төрлийн шинэлэг дизайны хувьд хөнгөнцагааны нунтаг шинэ үе шатыг олсон.
Өөр өөр шинж чанартай соронзон нунтаг (соронзон бус функциональ нунтагтай ч гэсэн) нийлүүлж, эцсийн бүрэлдэхүүн хэсгийн дулаалга болон механик бат бөх чанарыг нарийн хянах шаардлагатай үед хөнгөнцагааны ислийн нунтаг нь маш сайн дулаалга, химийн идэвхгүй байдал болон янз бүрийн материалтай сайн нийцдэг тул хамгийн тохиромжтой тусгаарлагч бүрхүүл эсвэл дүүргэгч орчин болдог.
Ирээдүйн гэрэл: илүү нарийн бөгөөд ухаалаг
Хэрэглээхөнгөнцагааны нунтагсалбартсоронзон материалууддуусаагүй байна. Судалгаа гүнзгийрэхийн хэрээр эрдэмтэд илүү нарийн хэмжээний зохицуулалтыг судлахад анхаарлаа хандуулж байна:
Нано хэмжээс ба нарийн хольц: Илүү жигд хэмжээтэй, илүү сайн тархалттай нано хэмжээстэй хөнгөнцагааны ислийн нунтаг ашиглах, тэр ч байтугай атомын хэмжээс дэх соронзон домэйны ханыг бэхлэх нарийн зохицуулалтын механизмыг судлах.
Хөнгөнцагааны нунтаг болох энэхүү энгийн исэл нь хүний мэргэн ухааны гэгээрлийн дор үл үзэгдэх соронзон ертөнцөд бодит ид шидийг үзүүлдэг. Энэ нь соронзон орон үүсгэдэггүй, харин соронзон орны тогтвортой, үр ашигтай дамжуулалтыг бий болгодог; энэ нь төхөөрөмжийг шууд хөдөлгөдөггүй, харин жолоодлогын төхөөрөмжийн гол соронзон материалд илүү хүчирхэг эрч хүчийг оруулдаг. Ногоон энерги, үр ашигтай цахилгаан хөдөлгүүр, ухаалаг ойлголтыг эрэлхийлэх ирээдүйд соронзон материалд хөнгөнцагааны нунтаг оруулсан өвөрмөц бөгөөд зайлшгүй хувь нэмэр нь шинжлэх ухаан, технологийн хөгжилд бат бөх, чимээгүй дэмжлэг үзүүлсээр байх болно. Энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн инновацийн агуу симфонид хамгийн энгийн ноотууд нь ихэвчлэн хамгийн гүн хүчийг агуулдаг гэдгийг бидэнд сануулдаг - шинжлэх ухаан ба ур чадварын уулзвар дээр энгийн материалууд ч бас ер бусын гэрлээр гэрэлтэх болно.