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强磁铁的密秘
- 2019-10-16-

       在正常生活中,强磁铁是很常见的东西。几千年前,我国劳动人民根据强磁铁的特性,发明了指南针四大发明之一。时至今日,强磁铁也非常有用。从各种特殊的电子设备到普通的教学玩具,我们经常能看到强磁铁。这是马蹄铁磁铁。上面的金属块是钆。它是一种能被铁、钴、镍等磁铁所吸引的元素,目前被广泛用于增强核磁共振成像领域。

       我们知道强磁铁的主要成分是氧化铁。普通的小磁铁是由黑色氧化铁制成的。但由于fe3o4本身的性质,它对铁物体的吸引力不会太强,其磁性会随着时间的推移而逐渐减弱。这样,我们怎样才能制造出吸力更强而不下降的磁铁呢?在此前提下,钕铁硼磁体应运而生。

        经防腐处理的光亮磁体为nd2fe14b,较常用的钕铁硼磁体是通过高温烧结钕铁硼制成的。它是迄今为止较强大的人造磁铁。如果说传统的fe3o4的核心元素是铁,那么钕铁硼磁体具有如此强的磁性的原因就是钕的作用。下图中的金属是钕:

        钕是稀土元素镧系中的第四种元素。就像上面提到的铁、钴、镍和钆一样,钕本身也可以被磁铁吸引。此外,钕在镧系元素中相对活泼,因此易被铁氧化,这就是钕铁硼磁体表面存在涂层的原因。如果用钕来增强磁性,那么硼的作用就不可低估。这个黑色的东西是硼:

        在元素周期表中,硼位于碳的左边,所以近期出现了类似于碳中心有机化学的硼化学。在钕铁硼磁体中,硼在钕铁硼和铁之间起中介作用。硼在保证其分子结构稳定性的条件下,极大地扩展了物质产生的较大磁性,使整个磁体的磁性能非常高,甚至使其能够吸收640倍于其重量的物体。