Сегодня 22 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → магнит

В Китае создали самый мощный в мире электромагнит без сверхпроводимости

Учёные из Китая представили электромагнит, не использующий сверхпроводимость, который установил мировой рекорд — он создал устойчивое электромагнитное поле силой 42 Тл (тесла), побив предыдущий рекорд аналогичной американской установки на 0,6 Тл. Такое мощное магнитное поле необходимо как для разработки ещё более сильных магнитов, так и для решения множества актуальных материаловедческих задач.

 Источник изображения: HFIPS

Источник изображения: HFIPS

В последние годы создание мощнейших магнитных полей стало проще благодаря использованию сверхпроводимости. С учётом криогенного охлаждения это связано с меньшими затратами энергии на сам процесс и позволяет добиваться ещё более высоких значений напряжённости магнитного поля. Та же команда китайских учёных, например, с помощью гибридной сверхпроводящей магнитной установки два года назад достигла напряжённости магнитного поля в 45,2 Тл.

Однако использование обычных электромагнитов, иногда называемых резистивными (поскольку в их катушках ток испытывает сопротивление при циркуляции по контуру), в ряде случаев оказывается более выгодным. По крайней мере, для них не требуется криогенного оборудования, хотя без активного охлаждения обойтись всё равно нельзя — обмотка сильно нагревается. В таких случаях для оптимального охлаждения мощных электромагнитов был придуман магнит Биттера.

 Пример одного из витков магнита Биттера из медной пластины. Источник изображения:

Пример одного из витков магнита Биттера из медной пластины. Источник изображения: Wikipedia

Магнит Биттера состоит из чередующихся слоёв проводящих и изолирующих материалов, в которых просверлены отверстия, создающие рисунок пространственной спирали. Магнитное поле в магните как бы фокусируется под ним, достигая запредельных значений, а по отверстиям с огромной скоростью циркулирует вода или другой хладагент, отводя тепло от обмоток. Китайские учёные смогли опередить своих коллег из США, создав более совершенную электромагнитную установку, и обещают в будущем превзойти этот результат.

Ученые создали из графита материал с магнитной левитацией без внешнего питания

Магнитная левитация широко используется для скольжения без трения в игрушках, приборах, фурнитуре и даже в поездах (маглевах). Но всё это работает от внешних источников питания и иногда очень мощных, если мы говорим о сверхпроводящих магнитах для левитирующих поездов. С постоянными магнитами чуть проще, но там свои ограничения. Учёные из Японии попытались соединить оба магнитных эффекта в одном устройстве и кое-что из этого вышло.

 Источник изображений: OIST

Источник изображений: OIST

Для своего исследования учёные из Окинавского института науки и технологий (OIST) взяли обычный графит. Этот материал известен своими диамагнитными свойствами. Он может приобретать намагниченность в наведённом магнитном поле и благодаря ей на некоторое время приобретает способность левитировать над магнитами. Это свойство появляется вместе с возникновением вихревых токов в материале. Правда, эти токи быстро иссякают ввиду высокой проводимости графита, но это оказалось поправимо.

 Материал под электронным микроскопом (зелёный — это оксид кремния вокруг графита)

Материал под электронным микроскопом (зелёный — это оксид кремния вокруг графита)

Японцы заключили крупицы графита в оболочку из оксида кремния, который является отличным диэлектриком. Затем они с помощью воска создали из таких крупинок пластинки площадью по 1 см2. Придав площадкам намагниченность, им создали условия для левитации над постоянными магнитами. Благодаря хорошей токоизоляции крупинок графита в материале, вихревые токи в них долго не затухали, обеспечивая образцам достаточно длительную левитацию без внешней подпитки.

В поездах на магнитных подушках подобный материал вряд ли появится. Всё-таки, там другой уровень энергии и мощностей. Но эта технология может найти применение в датчиках — силы, ускорения и других. Возможны даже датчики с обратной связью, хотя в этих случаях придётся использовать питание. Зато этим можно будет увеличить чувствительность измерений вплоть до использования в квантовых системах, уверены учёные.

В Японии разработаны магниты без неодима, пригодные для использования в двигателях электромобилей

Мировая электромобильная промышленность зависит от поставок сырья из Китая не только в сфере производства тяговых аккумуляторов, но и при выпуске электродвигателей. Японские компании обеспокоены тем, что отечественная автомобильная промышленность уязвима в этом отношении, а потому создают магниты для тяговых электродвигателей, которые не требуют поставляемого из Китая неодима.

 Источник изображения: Proterial

Источник изображения: Proterial

Являющаяся подразделением Hitachi компания Proterial ещё в прошлом году начала разработку ферритовых магнитов особой конструкции, которые позволяли бы без использования неодима добиться от электродвигателей таких характеристик, которые устроили бы автопроизводителей. Прототип электродвигателя на их основе был изготовлен и испытан специалистами Proterial в этом году, и компания утверждает, что подобные компоненты силовых установок вполне могут применяться в электромобилях.

Ферритовые магниты состоят преимущественно из оксида железа, поэтому для их производства не требуется неодим, который поставляется из Китая. При этом неодимовые магниты обычно в десять раз сильнее ферритовых, и это качество весьма востребовано при производстве тяговых электродвигателей. Ферритовые магниты по этой причине не нашли особого распространения в этом сегменте рынка. Proterial утверждает, что особая компоновка ферритовых магнитов позволяет компенсировать их изначально более слабые характеристики, и создавать на их основе вполне конкурентоспособные тяговые электродвигатели.

Компания не собирается выпускать такие электродвигатели самостоятельно, но готова снабжать ферритовыми магнитами тех производителей, которые в силу определённых причин не готовы использовать неодимовые магниты. Правда, поставить на конвейер электродвигатели для транспорта на основе ферритовых магнитов придётся не ранее начала следующего десятилетия, если говорить о массовом производстве.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Нам нужно держать марку»: глава Larian предрёк Baldur’s Gate 3 светлое будущее и высказался о следующей игре студии 33 мин.
Gmail упростил отписку от надоедливых рассылок, собрав их все в одном месте 55 мин.
Bethesda анонсировала и выпустила The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastered — с новой графикой, улучшенным геймплеем и без русского языка 2 ч.
Курс биткоина превысил $90 000 впервые за шесть недель 2 ч.
UserGate обновила и расширила экосистему ИБ UserGate SUMMA и реорганизовала работу с учётом потребностей клиентов 2 ч.
Google призналась, что платит Samsung «огромные деньги» за предустановку Gemini на Galaxy 3 ч.
Windows 11 впервые установили и запустили на Apple iPad Air 3 ч.
Журналисты и блогеры готовятся разразиться подробностями и геймплеем Death Stranding 2: On the Beach — Кодзима пригласил в гости 3 ч.
«VK Видео» запустит платную подписку для отключения рекламы в видео 5 ч.
Разработчики ИИ-приложений предпочитают технологии OpenAI, но всё быстро меняется 5 ч.
Астрономы обнаружили хвостатую планету, которая буквально испаряется с каждым оборотом вокруг своей звезды 2 ч.
Insta360 представила экшн-камеру X5 за $550 c простой заменой разбитых линз 3 ч.
Intel придумала разгон без потери гарантии: функция Core 200S Boost безопасно ускорит ПК на Arrow Lake, но не все 3 ч.
Казахстанский дата-центр Freedom Cloud свяжет Китай и Европу 3 ч.
«Роскосмос» рассказал, когда начнёт строить дополнительный сегмент ГЛОНАСС из 240 спутников 4 ч.
Названа самая популярная марка ноутбуков в России в этом году 4 ч.
Трёхстворчатый складной смартфон Samsung и недорогой Galaxy Z Flip FE выйдут в четвёртом квартале 5 ч.
Toshiba выпустила 24-Тбайт жёсткие диски N300 и N300 Pro на технологии CMR для работы 24/7 5 ч.
Новые игровые тесты показали пропасть в производительности между разными версиями GeForce RTX 5060 Ti 5 ч.
Грузовик SpaceX Cargo Dragon доставил на МКС рекордный объём продуктов питания 5 ч.