موٹرز کے لیے نایاب زمین کے مستقل میگنےٹ کی تاریخ

نایاب زمینی عناصر (نایاب زمین مستقل میگنےٹ) متواتر جدول کے وسط میں 17 دھاتی عناصر ہیں (ایٹم نمبر 21، 39، اور 57-71) جن میں غیر معمولی فلوروسینٹ، کنڈکٹیو اور مقناطیسی خصوصیات ہیں جو انہیں زیادہ عام دھاتوں جیسے آئرن سے مطابقت نہیں رکھتی ہیں) بہت مفید ہے جب مرکب یا تھوڑی مقدار میں ملایا گیا۔ ارضیاتی طور پر، نایاب زمین عناصر خاص طور پر نایاب نہیں ہیں. ان دھاتوں کے ذخائر دنیا کے بہت سے حصوں میں پائے جاتے ہیں، اور کچھ عناصر تقریباً اتنی ہی مقدار میں موجود ہیں جتنی تانبے یا ٹن میں۔ تاہم، زمین کے نایاب عناصر کبھی بھی بہت زیادہ ارتکاز میں نہیں پائے گئے اور اکثر ایک دوسرے کے ساتھ یا یورینیم جیسے تابکار عناصر کے ساتھ مل جاتے ہیں۔ نایاب زمینی عناصر کی کیمیائی خصوصیات اسے اردگرد کے مواد سے الگ کرنا مشکل بناتی ہیں، اور یہ خصوصیات ان کو صاف کرنا بھی مشکل بناتی ہیں۔ موجودہ پیداواری طریقوں میں بڑی مقدار میں ایسک کی ضرورت ہوتی ہے اور صرف تھوڑی مقدار میں نایاب زمینی دھاتیں نکالنے کے لیے بڑی مقدار میں خطرناک فضلہ پیدا ہوتا ہے، جس میں تابکار پانی، زہریلے فلورین اور تیزاب سمیت پروسیسنگ کے طریقوں سے فضلہ ہوتا ہے۔

سب سے قدیم مستقل میگنےٹ دریافت ہوئے وہ معدنیات تھے جو ایک مستحکم مقناطیسی میدان فراہم کرتے تھے۔ 19ویں صدی کے اوائل تک، میگنےٹ نازک، غیر مستحکم اور کاربن اسٹیل سے بنے تھے۔ 1917 میں، جاپان نے کوبالٹ مقناطیس سٹیل دریافت کیا، جس میں بہتری آئی۔ مستقل میگیٹس کی کارکردگی ان کی دریافت کے بعد سے بہتر ہوتی جارہی ہے۔ 1930 کی دہائی میں Alnicos (Al/Ni/Co alloys) کے لیے، یہ ارتقا انرجی پروڈکٹ (BH) میکس کی زیادہ سے زیادہ تعداد میں ظاہر ہوا، جس نے مستقل میگنےٹ کے معیار کے عنصر کو بہت بہتر بنایا، اور میگنےٹ کے دیے گئے حجم کے لیے، زیادہ سے زیادہ توانائی کی کثافت کو طاقت میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو میگنےٹ کا استعمال کرتے ہوئے مشینوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔

پہلا فیرائٹ مقناطیس غلطی سے 1950 میں نیدرلینڈز میں فلپس انڈسٹریل ریسرچ سے تعلق رکھنے والی فزکس لیبارٹری میں دریافت ہوا تھا۔ ایک اسسٹنٹ نے غلطی سے اس کی ترکیب کی - اسے سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر مطالعہ کرنے کے لیے ایک اور نمونہ تیار کرنا تھا۔ معلوم ہوا کہ یہ اصل میں مقناطیسی تھا، اس لیے اسے مقناطیسی تحقیقی ٹیم کے حوالے کر دیا گیا۔ مقناطیس کے طور پر اس کی اچھی کارکردگی اور کم پیداواری لاگت کی وجہ سے۔ اس طرح، یہ فلپس کی تیار کردہ پروڈکٹ تھی جس نے مستقل میگنےٹ کے استعمال میں تیزی سے اضافہ کا آغاز کیا۔

1960 کی دہائی میں، زمین کا پہلا نایاب مقناطیس(نایاب زمین مستقل میگنےٹ)lanthanide عنصر، ytrium کے مرکب سے بنائے گئے تھے. یہ اعلی سنترپتی میگنیٹائزیشن اور ڈی میگنیٹائزیشن کے خلاف اچھی مزاحمت کے ساتھ مضبوط ترین مستقل میگنےٹ ہیں۔ اگرچہ وہ اعلی درجہ حرارت پر مہنگے، نازک اور ناکارہ ہیں، لیکن وہ مارکیٹ پر غلبہ حاصل کرنا شروع کر رہے ہیں کیونکہ ان کی ایپلی کیشنز زیادہ متعلقہ ہو جاتی ہیں۔ پرسنل کمپیوٹرز کی ملکیت 1980 کی دہائی میں وسیع ہو گئی، جس کا مطلب ہارڈ ڈرائیوز کے لیے مستقل میگنےٹ کی زیادہ مانگ تھی۔

سماریئم کوبالٹ جیسے مرکب 1960 کی دہائی کے وسط میں منتقلی دھاتوں اور نایاب زمینوں کی پہلی نسل کے ساتھ تیار کیے گئے تھے اور 1970 کی دہائی کے آخر میں کانگو میں غیر مستحکم سپلائی کی وجہ سے کوبالٹ کی قیمت میں شدید اضافہ ہوا۔ اس وقت، سب سے زیادہ سماریئم کوبالٹ مستقل میگنےٹ (BH) زیادہ سے زیادہ تھے اور ریسرچ کمیونٹی کو ان میگنےٹس کو تبدیل کرنا پڑا۔ کچھ سال بعد، 1984 میں، Nd-Fe-B پر مبنی مستقل میگنےٹ کی نشوونما سب سے پہلے Sagawa et al نے تجویز کی تھی۔ جنرل موٹرز سے پگھلنے کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے، Sumitomo اسپیشل میٹلز میں پاؤڈر میٹلرجی ٹیکنالوجی کا استعمال۔ جیسا کہ ذیل کے اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے، (BH) max میں تقریباً ایک صدی کے دوران بہتری آئی ہے، جو اسٹیل کے لیے ≈1 MGOe سے شروع ہو کر پچھلے 20 سالوں میں NdFeB میگنےٹس کے لیے تقریباً 56 MGOe تک پہنچ گئی ہے۔

صنعتی عمل میں پائیداری حال ہی میں ایک ترجیح بن گئی ہے، اور نایاب زمینی عناصر، جنہیں ممالک کی طرف سے اہم خام مال کے طور پر ان کی سپلائی کے زیادہ خطرے اور اقتصادی اہمیت کی وجہ سے تسلیم کیا گیا ہے، نے نئے نایاب زمین سے پاک مستقل میگنےٹس کی تحقیق کے لیے شعبے کھولے ہیں۔ تحقیق کی ایک ممکنہ سمت یہ ہے کہ قدیم ترین ترقی یافتہ مستقل میگنےٹ، فیرائٹ میگنےٹ پر نظر ڈالی جائے اور حالیہ دہائیوں میں دستیاب تمام نئے ٹولز اور طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے ان کا مزید مطالعہ کیا جائے۔ کئی تنظیمیں اب نئے تحقیقی منصوبوں پر کام کر رہی ہیں جو امید کرتے ہیں کہ نایاب زمینی میگنےٹ کو سبز، زیادہ موثر متبادل کے ساتھ تبدیل کیا جائے گا۔