This post is also available in:
English (אנגלית)
צוות מחקר פיתח טכניקת ייצור מתקדמת למגנטים שיכולה לשפר את הביצועים והיעילות של מנועים חשמליים המשמשים בטכנולוגיות אנרגיה נקייה. השיטה החדשה משלבת הלחמת פלזמה בניצוץ (Spark Plasma Sintering) עם דיפוזיית גבול גרעין (Grain Boundary Diffusion), ומובילה ליצירת מגנטים קבועים שהם גם קלים יותר וגם עמידים יותר לחום – תכונות חיוניות ליישומים כמו רכבים חשמליים, טורבינות רוח ורובוטיקה תעשייתית.
הבעיה המרכזית שהצוות ביקש לפתור נעוצה במגבלות של מגנטים מבוססי ניאודימיום (Nd-Fe-B), המשמשים כיום ברוב מנועי הרכבים החשמליים ובמערכות עתירות ביצועים נוספות. מגנטים אלו נוטים לאבד מעוצמתם בטמפרטורות גבוהות, ולכן יצרנים מוסיפים להם יסודות נדירים כמו טרביום ודיספרוזיום. אף על פי שהדבר משפר את העמידות התרמית, מדובר בחומרים יקרים ובעלי זמינות מוגבלת.
טכניקת דיפוזיית גבול גרעין – בה מוחדרים כמויות קטנות של יסודות נדירים לשכבת פני השטח של המגנט – יכולה לשפר את העמידות בחום. עם זאת, יעילותה מוגבלת במגנטים עבים, משום שהפעפוע נשאר קרוב לפני השטח.
כדי להתגבר על מגבלה זו, החוקרים שילבו את חומרי הפעפוע הנדירים כבר בשלב הלחמת הפלזמה, תהליך שמחבר אבקות למוצק בעזרת לחץ וזרם חשמלי פועם. בכך הצליחו להשיג פעפוע עמוק ואחיד יותר, וליצור מבנה של " מעטפת ליבה" שבו המגנט מציג ביצועים משופרים לא רק בחוץ – אלא לכל אורכו.
על פי דיווח של TechXplore, הגישה הזו לא רק משפרת את עומק הפעפוע, אלא גם מגבירה את היעילות, ומאפשרת ליצור מגנט חזק יותר עם אותה כמות של חומר נדיר. התוצאה היא מגנט קטן וקל יותר שמסוגל לשמושר על ביצועים גם בתנאי חום גבוה. דבר זה אידיאלי למנועים חשמליים מתקדמים ומערכות טורבינה קומפקטיות.
הממצאים מהווים התקדמות משמעותית לעבר ייצור בר-קיימא וחסכוני יותר של מגנטים עבור תעשיות ירוקות. על ידי שיפור יעילות הפעפוע והפחתת התלות בחומרים נדירים, התהליך עשוי לתמוך באימוץ נרחב יותר של אנרגיה מתחדשת ומערכות תחבורה חשמליות.
החוקרים סבורים שניתן להחיל את אותן עקרונות גם על מגנטים גדולים יותר וליישמם בקנה מידה תעשייתי.
המחקר פורסם בכתב העת Alloys and Compounds.
