Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Pracują nad magnesami przyszłości

Recommended Posts

Chińskie próby szantażowania świata ograniczeniami dostaw metali ziem rzadkich doprowadziły nie tylko do zapowiedzi uruchomienia ich wydobycia w USA i Australii. Zwiększyły również zainteresowanie badaniami, których celem jest zmniejszenie wykorzystywania tego typu metali w produkcji.

Uczeni pracują obecnie nad nowymi nanostrukturalnymi magnesami, do stworzenia których potrzeba będzie mniej metali ziem rzadkich - w tym przypadku neodymu - niż obecnie. Przed specjalistami jeszcze sporo przeszkód do pokonania, jednak przedstawiciele GE Global Research twierdzą, że nowy materiał będzie gotowy za dwa lata. Dzięki temu świat będzie przygotowany na moment, w którym popyt na metale ziem rzadkich przekroczy ich podaż, co spowodowałoby gwałtowny wzrost cen.

Obecnie najsilniejsze magnesy wykorzystują neodym, żelazo i bor, a czasem dodaje się do nich dysproz oraz terb, które poprawiają ich właściwości. Trzy z tych metali - neodym, dysproz i terb - są dostarczane z Chin. Z jednej strony istnieje niebezpieczeństwo, że w pewnym momencie popyt na nie przewyższy podaż, a z drugiej - Chiny próbują wykorzystywać swój monopol do celów politycznych.

Jeśli nawet Chińczycy nie próbowaliby sztucznie ograniczać importu, to, jak przewiduje amerykański Departament Energii, najpóźniej do roku 2020 zapotrzebowanie na neodym przekroczy jego wydobycie. Wówczas nic nie będzie stało na przeszkodzie do rynkowego debiutu nowego materiału.

Sądzimy, że główną rolę z poradzeniu sobie z tym problemem będzie odgrywała technologia - mówi Steven Duclos z GE Global Research. A już teraz wiemy, że konieczne jest nowe podejście do problemu. Profesor George Hadjipanayis z University of Delaware, jeden z twórców magnesów neodymowych stwierdził, że gdy je opracowywano w latach 80. to uczeni mieli po prostu szczęście. Wówczas pracowano metodą prób i błędów - uczeni tworzyli stopy, badali ich właściwości i starali się je ulepszyć. Teraz takie podejście się nie sprawdzi, gdyż wydajność magnesów neodymowych przestała rosnąć, stwierdza Frank Johnson z GE. Jego zdaniem nadzieja leży w nowych nanokompozytach.

Nanokompozytowe magnesy mają składać się z nanoczęsteczek metali, które i dzisiaj są wykorzystywane do ich budowy. Mogą to być, na przykład. nanocząsteczki neodymu zmieszane z nanocząsteczkami żelaza. Taka budowa będzie miała dwie olbrzymie zalety. Po pierwsze, do budowy magnesu potrzeba będzie znacznie mniej neodymu. Po drugie, dzięki zjawisku wymiennego sprzężenia magnetycznego pomiędzy nanocząsteczkami różnych metali, ich właściwości magnetyczne będą lepsze niż suma właściwości metali. To z kolei pozwoli na tworzenie silniejszych magnesów niż obecnie. A to z kolei oznacza, że urządzenia wykorzystujące silniejsze magnesy mogą być mniejsze i lżejsze.

GE nie zdradza, jakich metali ma zamiar użyć do produkcji magnesów przyszłości. Wiadomo jedynie, że obecnie największym problemem jest opracowanie metod skalowania produkcji tak, by możliwe było wytwarzanie dużych magnesów. Na razie udaje się wyprodukować cienkie warstwy nanokompozytów o grubości liczonej w mikrometrach.

Innym problemem jest łączenie różnych nanocząsteczek w mieszaninie tak, by doszło do pojawienia się zjawiska sprzężenia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Plymouth i University of Illinois at Urbana-Champaign postanowili przetestować nowe i używane plastikowe przedmioty, w tym dziecięce zabawki, opakowania na kosmetyki i wyposażenie biurowe, pod kątem występowania w nich metali ziem rzadkich. Wyniki badań mogą niepokoić.
      Okazało się, że metale ziem rzadkich trafiły do 24 z 31 testowanych produktów, w tym do jednorazowych opakowań na żywność. Metale te są wykorzystywane do produkcji sprzętu elektronicznego, a do plastiku trafiają przypadkiem w wyniku recyklingu.
      Jako, że metale ziem rzadkich znaleziono też w plastiku znalezionym na plażach, autorzy doszli do wniosku, że zanieczyszczenie tymi metalami trwa od dawna i nie jest związane z jednym źródłem czy niedopatrzeniem.
      Metale ziem rzadkich są stosowane w elektronice ze względu na ich właściwości magnetyczne, fosforoscencyjne czy elektrochemiczne. Jednak nie są celowo dodawane do plastiku, gdyż niczemu tam nie służą. Ich obecność jest najpewniej wynikiem przypadkowego zanieczyszczenia podczas mechanicznego oddzielania i przetwarzania elementów nadających się do recyklingu, mówi główny autor badań, doktor Andrew Turner.
      Nie znamy skutków zdrowotnych chronicznego narażenia na kontakt z niewielkimi ilościami metali ziem rzadkich. Jednak coraz częściej znajdujemy je w coraz większym stężeniu w żywności, wodzie, niektórych lekarstwach. To oznacza, że plastik prawdopodobnie nie jest znaczącym źródłem zagrożenia. Jednak znalezienie tych metali w plastiku wskazuje, że mogą się tam też trafiać inne składniki o znanym negatywnym wpływie na zdrowie, dodaje.
      Doktor Turner specjalizuje się w badaniu toksycznych substancji w produktach codziennego użytku. W 2018 roku wykazał, że niebezpieczne dla zdrowia związki bromu, antymonu i ołowiu trafiają do przedmiotów mających kontakt z żywnością oraz do innych przedmiotów codziennego użytku, gdyż producenci tych przedmiotów wykorzystują plastik z recyklingu elektroniki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Użycie kosmetyków w Chinach ma długą historię. Jednak jej początki nie są jasne. Prawdopodobnie kosmetyki produkowane dla szerokiej klienteli pojawiły się w Okresie Wiosen i Jesieni (770–480 p.n.e.). Niewiele jednak wiadomo o wczesnych metodach ich wytwarzania i użycia. Nieco światła na ten temat mogą rzucić najnowsze badania chińsko-niemieckiego zespołu, których wyniki opublikowano na łamach pisma Archeometry.
      Badania dotyczące historii kosmetyków w Chinach opierają się niemal w całości na relacjach pisanych, z których wiele powstało znacznie później niż prawdopodobne początki przemysłu kosmetycznego. Ponadto metody produkcji często były trzymane w tajemnicy, zatem z przekazów pisemny nie możemy ich poznać.
      Naukowcy donoszą, że na stanowisku Liujiawa w grobie M49, w którym pochowano mężczyznę z klasy wyższej, znaleziono zapieczętowany pojemnik, w którym najprawdopodobniej znajdowały się kosmetyki. Stanowisko Liujiawa, południowym krańcu Wyżyny Lessowej, to miejsce, w którym w przeszłości istniała stolica państwa Rui, która istniała pomiędzy wczesnym a środkowym Okresem Wiosen i Jesieni.
      Multidyscyplinarny zespół naukowy z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk, Akademii Archeologii Shaanxi, Uniwerytetu Pekińskiego oraz Instytutu Historii Człowieka im. Maxa Plancka, przeprowadził specjalistyczne badania zawartości pojemnika. Wykorzystano m.in. techniki ATR-FTIR, XRD, SEM, analizę stabilnych izotopów i inne techniki. Badania wykazały, że wewnątrz znajduje się tłuszcz zwierząt przeżuwających wymieszany z monohydrokalcytem pochodzącym z miękkich osadów wapiennych (mleka wapiennego) z jaskiń. Autorzy badań stwierdzają, że mamy tutaj do czynienia z wczesnym przykładem produkcji kosmetyków na terenie Chin i – wraz z innymi podobnymi pojemnikami z taką zawartością pochodzącymi z tego samego okresu – dowodem na narodziny przemysłu kosmetycznego. Co więcej, wykorzystanie mleka wapiennego wskazuje na związek pomiędzy wczesnym taoizmem a produkcją kosmetyków na potrzeby arystokracji.
      Badacze, opierając się na przeprowadzonej przez siebie analizie oraz starożytnych tekstach z zaleceniami lekarzy stwierdzili, że badana przez nich substancja nie miała zastosowań medycznych, a była kremem upiększającym do twarzy. O ile wiemy, jest to najwcześniejszy znany przykład użycia tłuszczu przeżuwaczy jako nośnika kosmetyków, stwierdzają.
      Zauważają, że naczynie z brązu, w którym znaleziono kosmetyki, jest podobne do naczyń znajdowanych na dużym obszarze w grobach możnowładców. Naukowcy przypominają też, że historyczne dokumentu opisują praktyki wybielania twarzy za pomocą kremów (a mleko wapienne ma efekt wybielający) było źródłem dumy. Wybielanie twarzy pozwala ukryć defekty skóry, nadać jej jednolitego symetrycznego wyglądu skontrastowanego z czarnymi brwiami i włosami. Ponadto wybielanie ukrywa zmarszczki, nadając młodszego, piękniejszego i bardziej majestatycznego wyglądu, właściwego arystokracji, stwierdzają autorzy badań.
      Innym interesującym aspektem odkrycia jest samo znalezienie kosmetyków w grobie mężczyzny. Większość opisów dotyczących używania kosmetyków odnosi się do kobiet. Badania potwierdzają też, że moda na wybielanie twarzy datuje się przed okresu Qin (przed 221 p.n.e.) oraz że na wczesnym etapie rozwoju chiński przemysł kosmetyczny używał innych materiałów niż rozpowszechnione później kosmetyki bazujące na ołowiu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińscy naukowcy stworzyli pierwszą na świecie zintegrowaną kwantową sieć komunikacyjną, łącząc światłowody na Ziemi z dwoma satelitami. Dzięki temu byli w stanie przesłać klucz kwantowy przez cały kraj na łączną odległość 4600 kilometrów. O swoim osiągnięciu poinformowali na łamach Nature.
      Komunikacja kwantowa jest uznawana, przynajmniej teoretycznie, za niemożliwą do podsłuchania. Dlatego też jej pojawienia się z niecierpliwością oczekują firmy prywatne, wojsko czy instytucje państwowe. Głównym elementem bezpiecznej komunikacji kwantowej jest możliwość dystrybucji klucza kwantowego (QKD). Dotychczas udawało się go przesyłać na odległość kilkuset kilometrów. Jednym z ważnych osiągnięć technologii QKD była możliwość wykorzystania satelitów.
      Z QKD korzysta obecnie ponad 150 firm na ternie Chin. To rodzaj demonstracyjnej sieci, która dowodzi, że w przyszłości kwantowa komunikacja będzie nadawała się do pełnoprawnych praktycznych zastosowań. Może też powstać ogólnoświatowa sieć kwantowa, jeśli różne kraje połączą swoje sieci i powstaną standardowy sprzęt i protokoły do ich obsługi.
      Chińczycy intensywnie pracują nad rozwojem swojej sieci kwantowej i właśnie udowodnili, że klucz kwantowy klucz szyfrujący można przesyłać między stacjami naziemnymi a satelitami na odległość 4600 kilometrów i to w tempie 47,8 kilobitów na sekundę. To aż 40-krotnie szybciej niż dotychczas. Co więcej, wykorzystując technologię o nazwie twin-field QKD (TF-QKD) byli też w stanie przesłać klucz na odległość 500 km korzystając przy tym z samych światłowodów.
      Zespół z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hefei, na którego czele stoją Jianwei Pan, Yuao Chen i Chengzhi Peng ma coraz bardziej ambitne plany. We współpracy z partnerami z Austrii, Włoch, Rosji i Kanady chcą rozbudowywać sieć w Chinach, rozwijać niewielkie tanie satelity wyspecjalizowane w dystrybucji kwantowych kluczy szyfrujących, pracować nad naziemnymi przekaźnikami, planują też budowę większych satelitów, dzięki którym możliwa stanie się nieprzerwana dystrybucja kwantowych kluczy szyfrujących na odległości liczone w dziesiątkach tysięcy kilometrów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Chinach znaleziono wyrzeźbiony w skale 9-metrowy posąg Buddy. Nie byłoby w tym nic dziwnego, gdyby nie fakt, że odkrycia dokonano pomiędzy dwoma blokami mieszkalnymi w dystrykcie Nan'an w Chongqingu. Ludzie, którzy mieszkają w okolicy od kilkudziesięciu lat nie mieli pojęcia o istnieniu posągu. Odkryto go ostatnio, podczas oczyszczania terenu ze śmieci i roślinności.
      Ze znalezionych w archiwach dokumentów wynika, że głowa posągu została zniszczona w latach 50., a świątynia Leizu, wybudowana w latach 1910–1940 została wyburzona w 1987 roku, a w 1990 roku na jej miejscu postawiono dwa bloki. W urzędowych dokumentach z lat 90. znalazł się zapisek, że posąg Buddy uznano za dziedzictwo kulturowe, jednak urzędnicy nie są w stanie powiedzieć, co zrobili, by go chronić.
      Posąg, wyrzeźbiony w klifie, przedstawia siedzącego Buddę trzymającego przed brzuchem skałę. Fragmenty zabytku są mocno uszkodzone.
      Kobieta, która mieszka w sąsiedztwie od 70 lat powiedziała mediom, że w latach 50. powiedziano jej, iż wewnątrz świątyni znajdował się posąg Buddy, ale jej samej wydaje się, że głowa posągu nigdy nie została wykonana. Prace nad rzeźbą przerwano, gdy w 1949 roku powstała Chińska Republika Ludowa, stwierdziła pani Deng.
      O samym posągu niewiele wiadomo. Spekulacje w internecie mówią, że może on pochodzić z czasów północnej dynastii Song, południowej dynastii Song lub dynastii Qing. W tej chwili nie można dać żadnej profesjonalnej odpowiedzi, powiedziała pracownica wydziału kultury Nan'an. Rozrzut dat jest imponujący. Północna dynastia Song rządziła bowiem w latach 960–1127, rządy dynastii południowej przypadają na lata 1127–1279, a Qing była ostatnią chińską dynastią, rządzącą Chinami w latach 1644–1912.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chiny prawdopodobnie przeprowadziły w tajemnicy testy pojazdu kosmicznego wielokrotnego użytku. Eksperci interesujący się chińskim programem kosmicznym zauważyli, że rankiem 4 września w okolicach kosmodromu Jiuquan na Pustyni Gobi obowiązywały ograniczenia w ruchu powietrznym. Uznali, że mimo braku wcześniejszych zapowiedzi, chiny wystrzeliły rakietę Długi Marsz 2F.
      Po jakimś czasie agencja Xinhua potwierdziła, że start miał miejsce, a na pokładzie rakiety znajdował się eksperymentalny pojazd wielokrotnego użytku, który miał przetestować w czasie lotu technologie wielokrotnego użytku przydatne podczas pokojowego wykorzystania przestrzeni kosmicznej. Dwa dni później, 6 września, agencja poinformowała, że pojazd bezpiecznie wylądował.
      Udostępnione dotychczas dane wskazują, że pojazd wprowadzono na orbitę na wysokości 550 kilometrów. To podobna wysokość, na jakiej odbywały się dotychczasowe chińskie lody załogowe. Chiny trzymają jednak większość informacji w tajemnicy. Nie wiemy, jak duży był pojazd, co robił na orbicie ani jak długo jest w stanie na niej przebywać.
      Wiadomo, że Chiny od co najmniej dekady pracują nad technologią jakiegoś rodzaju samolotu kosmicznego. W 2017 zapowiedziano, że testowy lot takiego pojazdu może odbyć się w roku 2020. Dotrzymanie terminów zaskoczyło ekspertów. Chińczycy mogli rzeczywiście zrealizować swoje plany gdyż, jak mówi Andrew Jones, dziennikarz interesujący się chińskim programem kosmicznym, ostatnio zmodyfikowano stanowisko startowe i pojawiły się plakietki misji z potencjalnym wizerunkiem nowego pojazdu.
      Jean Deville, analityk zajmujący się chińskim programem kosmicznym, mówi, że samolot kosmiczny mógłby w znacznym stopniu wspomóc chiński program i plany budowy stacji kosmicznej. Pojazd wielokrotnego użytku byłby bardzo przydatny, tym bardziej, gdyby był to właśnie samolot, gdzie przyspieszenia mogłyby być znacznie mniejsze niż w np. w promach kosmicznych, zatem łatwiejsze do zniesienia dla astronautów.
      Inna możliwość jest taka, że chiński pojazd bardziej przypomina tajny amerykański X-37B, niewielki bezzałogowy prom kosmiczny, który odbył dotychczas kilka tajnych misji, pozostając na orbicie przez wiele miesięcy.
      Niezależnie jednak od tego, co naprawdę Chińczycy wystrzelili, wskazuje to na zwiększające się możliwości Państwa Środka.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...