Magnety mají důležitou funkci v moderních technologiích, ve výrobě elektřiny, až po inovace v medicíně a dopravě. Pro rok 2025 jsou na obzoru další významné pokroky, které mohou posunout využití magnetických materiálů do nových oblastí. Vývoj udržitelných technologií, miniaturizace zařízení a rostoucí důraz na recyklaci otevírají nové možnosti, jak magnety integrovat do každodenního života i průmyslových aplikací. Zjistěte více, co je ve využívání magnetů nového.
Minule jsme psali o novinkách ve světě magnetů, 3D tisku magnetů umožňujícím výrobu složitých tvarů, nanomagnetech s revolučními vlastnostmi pro medicínu a elektroniku, nebo o Heuslerových sloučeninách, které mohou zajistit vyšší účinnost a ekologičtější výrobu v moderních technologiích.
Dnes se podíváme na další nové významné trendy, které formují budoucnost využití magnetů či magnetických fólií. Připravte se na pohled do světa inovací, kde jsou magnety a magnetické produkty důležité.
1) Inovace ve výrobě vysoce výkonných neodymových magnetů
Hot-deformace, moderní technologie při výrobě NdFeB magnetů, je zásadním průlomem v optimalizaci mikrostruktury materiálu. Díky tomuto procesu mohou být magnety silnější, odolnější vůči demagnetizaci a zároveň energeticky efektivnější. Inovací je vylepšení difuzní účinnosti, které umožňuje přesnější rozložení magnetických vlastností v materiálu.
Tyto magnety se uplatní hlavně v technologiích, kde je výkon rozhodující, například v motorech elektromobilů. Díky silnějším magnetům nabídnou delší dojezd. A u větrných turbín se optimalizací materiálů zvyšuje jejich efektivita a spolehlivost.
Další zajímavostí je uplatnění v medicíně, například v MRI zařízeních, kde se klade důraz na stabilní magnetické pole. Spolupráce výzkumných týmů a průmyslu je nezbytná pro rychlé zavádění těchto pokroků do praxe. Výsledkem jsou výkonnější technologie a také energetické úspory i ekologičtější řešení v celé řadě odvětví.
Více informací: Strategy for optimizing the diffusion efficiency of hot-deformed Nd-Fe-B magnets
2) Mechanicky odolné Sm2Co17 magnety díky dopování Al2O3
Dopování Sm2Co17 magnetů malým množstvím Al2O3 přináší významné zlepšení jejich vlastností. Tato úprava mikrostruktury zvyšuje koercivitu a magnetický výkon, také mechanickou pevnost magnetů, což je zásadní pro aplikace v náročných podmínkách.
Magnety se díky této technologii stávají odolnější vůči mechanickému namáhání a vysokým teplotám, což rozšiřuje jejich využití například v letectví, automobilovém průmyslu nebo energetice. Dopování Al2O3 tak otevírá nové možnosti, jak zvýšit spolehlivost a životnost těchto vysoce výkonných magnetických materiálů.
Více informací: Mechanically robust high magnetic performance Sm2Co17 sintered magnets via microstructure modification with Al2O3 doping
3) Měkká magnetická kůže pro robotiku
Inspirace lidským hmatem vedla k významnému pokroku v oblasti robotiky – vývoji měkké magnetické kůže. Tato inovativní technologie kombinuje flexibilní magnetické materiály s integrovanými senzory, které umožňují robotům vnímat a reagovat na své okolí podobně jako lidská pokožka. Měkká magnetická kůže je schopná detekovat tlak, deformaci, teplotu i změny magnetického pole, což z ní činí ideální multimodální senzorickou platformu.
Jedním z hlavních využití je implementace do antropomorfních robotických prstů, které díky této technologii získávají citlivost na dotek, jemnou motoriku a schopnost manipulovat s předměty s vysokou přesností. Tato technologie má široké uplatnění – od průmyslové robotiky, přes medicínské aplikace, až po pokročilé humanoidní roboty, kteří mohou interagovat s lidmi přirozeněji a efektivněji než kdy dříve.
Měkká magnetická kůže otevírá nové možnosti v robotice, zejména v oblastech, kde je zapotřebí citlivé a precizní interakce s prostředím.
Více informací: Soft Magnetic Skin With Motion and Contact Sensing for Anthropomorphic Robotic Finger
4) Recyklace vzácných zemin z vyřazených Nd-Fe-B magnetů
Proces Hydro-Nd představuje efektivní způsob, jak získat vzácné zeminy z vyřazených neodymových magnetů. Tato metoda využívá kontrolovaného loužení, při kterém jsou vzácné prvky, jako je neodym a dysprosium, extrahované z magnetů na konci jejich životnosti.
Studie odhalila kinetiku a mechanismy tohoto procesu, které umožňují optimalizovat výtěžnost a snížit spotřebu chemikálií. Technologie přináší ekologicky šetrné řešení pro recyklaci cenných materiálů, které mohou být znovu využité v nových magnetech, čímž přispívá k udržitelnému nakládání se zdroji.
Více informací: Studium kinetiky a mechanismů vyluhování prvků vzácných zemin z magnetů NdFeB na konci životnosti prostřednictvím procesu Hydro-Nd
5) Zvýšení teplotní a chemické stability slinutých neodymových magnetů pomocí difuze Tb na hranicích zrn za asistence Al a Ni
Přidání hliníku (Al) a niklu (Ni) při difuzi terba (Tb) na hranicích zrn ve slinutých NdFeB magnetech výrazně zlepšuje jejich teplotní a chemickou stabilitu. Tato metoda posiluje odolnost magnetů vůči demagnetizaci při zvýšených teplotách a zvyšuje jejich ochranu proti korozi.
Výsledkem je delší životnost a spolehlivost magnetů v náročných podmínkách, což je důležité například pro aplikace v automobilovém průmyslu, energetice a dalších oblastech vyžadujících vysokou stabilitu magnetických materiálů.
Více informací: Enhancing the temperature and chemical stability of sintered Nd-Fe-B magnets by Al and Ni assisted Tb grain boundary diffusion
6) Tvorba buněčných a lamelárních nanostruktur v binárních a ternárních magnetech typu Sm2Co17
Přidání zirkonia (Zr) do magnetů typu Sm2Co17 přispívá k tvorbě buněčných a lamelárních nanostruktur, které výrazně zlepšují jejich vlastnosti. Tyto struktury zvyšují koercivitu a tepelnou stabilitu, což je zásadní pro aplikace, kde magnety musí odolat vysokým teplotám a náročným podmínkám.
Díky optimalizaci složení a tepelného zpracování jsou tyto magnety vhodné pro využití v pokročilých technologiích, například v energetice nebo letectví. Tvorba nanostruktur tak představuje významný krok vpřed v designu vysoce výkonných magnetických materiálů.
Více informací: Formation of cellular/lamellar nanostructure in Sm2Co17-type binary and ternary Sm-Co-Zr magnets
7) Odstraňování epoxidových pryskyřic z NdFeB magnetů pro recyklaci
Recyklace NdFeB magnetů, klíčových komponent elektromotorů v elektrických vozidlech, je nezbytná pro dekarbonizaci dopravy. Tyto magnety jsou často potažené epoxidovými pryskyřicemi kvůli nízké odolnosti vůči korozi, což však komplikuje jejich recyklaci. Existuje několik metod degradace těchto povlaků:
- Pyrolýza: Tepelný rozklad při teplotách 350–750 °C, komerčně využívaný, avšak degradační produkty nelze snadno znovu použít.
- Termolýza a solvolýza: Procesy probíhající při 250–500 °C za použití tepla a rozpouštědel, umožňující potenciální obnovu materiálů.
- Mikrovlnné ohřevy s aminy: Snižují potřebnou teplotu na cca 130 °C díky usnadnění štěpení C–N vazeb.
- Elektrochemické metody: Nabízejí možnost degradace pryskyřic při nižších teplotách s potenciálem pro uzavřený cyklus recyklace.
Každá metoda má své výhody a nevýhody z hlediska technologické připravenosti a environmentálních dopadů. Pyrolýza dosahuje vysoké technologické připravenosti (TRL 8–9), ale není vhodná pro uzavřený cyklus.
Solvolýza a elektrochemické metody mají nižší TRL (1–3), ale nabízejí lepší možnosti obnovy produktů pro opětovné použití. Volba vhodné metody závisí na provozních podmínkách a ekologických dopadech, včetně použití rozpouštědel jako isopropanol, aceton, ethanol a voda.
Přestože byly tyto metody zkoumané při recyklaci kompozitů vyztužených uhlíkovými vlákny, jejich aplikace na recyklaci magnetů je omezená. Další výzkum je nutný k posouzení efektivity těchto metod při odstraňování epoxidových povlaků z vyřazených slinutých NdFeB magnetů.
Více informací: The Removal of Epoxy Resins from NdFeB Magnets for Recycling – A Review
8) Intermetalické materiály na bázi železa jako alternativní gap magnety
Intermetalické sloučeniny na bázi železa, jako Fe₅SiB₂, Fe₂₋ₓCoₓPᵧSi₁₋ᵧ a Fe₂MnGa, představují perspektivní kandidáty na takzvané gap magnety, které by mohly nahradit magnety z drahých vzácných zemin v aplikacích nevyžadujících extrémní výkon.
Tyto materiály vykazují vysokou saturační magnetizaci, Curieovu teplotu a upravitelnou anizotropní energii prostřednictvím chemických substitucí, například přidáním Re nebo Cr.
Studie ukázala, že Fe₅SiB₂ může zvýšit anizotropní vlastnosti až o 30 %, což jej činí atraktivním pro průmyslové využití. Tyto výsledky podporují možnost snížit závislost na vzácných zeminách a nabídnout cenově dostupnější a udržitelnější alternativy pro výrobu magnetů.
Více informací: Intermetallic Iron-based materials as possible Gap magnets
9) Odstranění kovů a metaloidů z kontaminované důlní půdy pomocí magnetitových nanočástic
Magnetitové nanočástice se ukázaly jako vysoce účinný nástroj pro sanaci půd kontaminovaných kovy a metaloidy, jako je arsen nebo olovo. Tyto nanočástice díky svému velkému povrchu snadno adsorbují škodlivé látky, které jsou následně odstraněné pomocí magnetické separace.
Tento postup minimalizuje potřebu chemikálií a snižuje ekologickou zátěž. Studie také ukázala, že magnetické separační techniky v kombinaci s nanočásticemi mohou být klíčovým krokem k efektivnímu čištění půdy v oblastech postižených důlní činností, čímž přispívají k obnově životního prostředí.
Více informací: Use of magnetite nanoparticles and magnetic separation for the removal of metal(loid)s from contaminated mine soils
10) Magnetické vodiče a katétry pro endovaskulární léčbu
Magnetické vodiče a katétry představují inovativní nástroj v endovaskulární medicíně, umožňující přesnější a méně invazivní zásahy při léčbě cévních onemocnění.
Použití magnetických materiálů umožňuje lékařům přesně ovládat polohu nástrojů uvnitř krevních cév pomocí externího magnetického pole. Tato technologie nabízí lepší kontrolu nad zákrokem, snižuje riziko poškození tkání a zkracuje dobu zotavení pacientů.
Pokrok v oblasti magnetických materiálů a konstrukce těchto zařízení přispívá k rozšíření jejich využití v moderní medicíně, zejména při komplikovaných zákrocích v těžko přístupných oblastech.
Více informací: Chapter 3 - Magnetic guidewire/catheter for endovascular treatment
Obrázky v článku jsou ilustrační.
Zaujaly vás nové trendy? Podívejte se na další magnetické zajímavosti o magnetech v podnikání a průmyslu