Magneten zijn een eindeloze bron van plezier, om nog maar te zwijgen van het gemak als het gaat om koelkastbiljetten en whiteboards! Maar als het gaat om industrieel gebruik, zoals gebruikt door de luchtmacht en NASA, haalt slechts één type magneet de kwaliteit. Dit worden Rare Earth Magnets genoemd, een set sterke permanente magneten gemaakt van de legeringen van bepaalde aardelementen. Deze elementen vallen in de categorie zeldzame-aarde-elementen (of metalen), een verzameling van zeventien elementen in het periodiek systeem; namelijk scandium, yttrium en de vijftien lanthaniden. Ondanks hun naam zijn zeldzame aarde-elementen eigenlijk vrij overvloedig, maar worden ze vanwege hun geochemische eigenschappen zo genoemd, ze worden zelden aangetroffen in economisch exploiteerbare concentraties.
Zeldzame aardelementen zijn ferromagnetisch, wat betekent dat ze net als ijzer kunnen worden gemagnetiseerd. Omdat de meeste zeldzame aardelementen echter lage Curietemperaturen hebben (de temperatuur waarbij ze magnetische eigenschappen vertonen), wat betekent dat ze alleen magnetisch zijn bij lage temperaturen. De meeste vormen echter verbindingen met overgangsmetalen zoals ijzer, nikkel en kobalt, die hogere Curietemperaturen hebben en daarom ermee kunnen worden gemengd om hun natuurlijke magnetische eigenschappen te verbeteren. Er zijn twee soorten: neodymiummagneten en samarium-kobaltmagneten. De eerste, uitgevonden in de jaren tachtig, is het sterkste en meest betaalbare type zeldzame-aardemagneet, is gemaakt van neodymium, ijzer en boor (chemische formule: Nd2Fe14B). Aan de andere kant worden Samarium-kobaltmagneten (chemische formule: SmCo5), de eerste familie van zeldzame-aardemagneten uitgevonden, minder gebruikt dan neodymiummagneten vanwege hun hogere kosten en zwakkere magnetische veldsterkte. Samarium-kobalt heeft echter een hogere Curietemperatuur, waardoor er een nis ontstaat voor deze magneten in toepassingen waar hoge veldsterkte nodig is bij hogere bedrijfstemperaturen.
Neodymium-magneten worden meestal gebruikt in de meeste harde schijven van computers en een verscheidenheid aan luidsprekers. Ze hebben ook een aantal belangrijke medische toepassingen, niet in de laatste plaats die betrekking hebben op technologie voor magnetische resonantiebeeldvorming (of MRI). Ze maken ook deel uit van de aandrijfmechanismen voor elektrische en hybride motoren, servomotoren, accugereedschappen en stuurbekrachtigingen. Samarium-kobaltmotoren worden vaak gebruikt bij de constructie van elektrische gitaren, high-end Slotcar-racemotoren en turbomachines. Bovendien worden zeldzame-aarde-elementen gebruikt als katalysator in de aardolie-kraakindustrie en om auto-emissieapparatuur te maken, en kunnen ze vele toekomstige toepassingen voor groene technologie hebben. Samarium-kobaltmagneten kunnen ook worden gebruikt bij het maken van cryogene en hogetemperatuursystemen voor toekomstige ruimtevaart.
Oorspronkelijk beperkten de hoge kosten van deze magneten hun gebruik tot toepassingen die compactheid vereisen samen met een hoge veldsterkte, maar vanaf de jaren negentig zijn zeldzame-aardemagneten steeds goedkoper geworden en hebben de lage kosten nieuwe toepassingen geïnspireerd (zoals magnetisch speelgoed voor kinderen).
Voor Space Magazine hebben we veel artikelen over magneten geschreven. Hier is een artikel over waar magneten te kopen, en hier is een artikel over waar magneten van gemaakt zijn.
Als je meer informatie wilt over Rare Earth Magnets, ga dan naar Rare Earth Magnetics Homepage en hier is een link naar Wikipedia: Rare Earth Magnets.
We hebben ook een hele aflevering van Astronomy Cast opgenomen over Magnetisme. Luister hier, aflevering 42: magnetisme overal.
Bronnen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
