I magneti sono una fonte infinita di divertimento, per non parlare di una comodità quando si tratta di note per il frigo e lavagne bianche! Ma quando si tratta di usi industriali, come quelli utilizzati dall'aeronautica e dalla NASA, solo un tipo di magnete rende il grado. Questi sono chiamati Rare Earth Magnets, un insieme di potenti magneti permanenti realizzati con leghe di particolari elementi della terra. Questi elementi rientrano nella categoria di elementi di terre rare (o metalli), che sono una raccolta di diciassette elementi nella tavola periodica; vale a dire scandio, ittrio e quindici lantanidi. Nonostante il loro nome, gli elementi delle terre rare sono in realtà abbastanza abbondanti, ma sono così chiamati per le loro proprietà geochimiche, si trovano raramente in concentrazioni economicamente sfruttabili.
Gli elementi delle terre rare sono ferromagnetici, nel senso che come il ferro possono essere magnetizzati. Tuttavia, poiché la maggior parte degli elementi delle terre rare ha basse temperature di Curie (la temperatura alla quale esibiscono proprietà magnetiche), il che significa che sono magnetiche solo a basse temperature. Tuttavia, la maggior parte forma composti con metalli di transizione come ferro, nichel e cobalto, che hanno temperature Curie più elevate e possono quindi essere miscelati con essi per migliorare le loro proprietà magnetiche naturali. Ne esistono di due tipi: magneti al neodimio e magneti al samario-cobalto. I primi, inventati negli anni '80, sono il tipo più potente e conveniente di magneti in terre rare, sono realizzati in neodimio, ferro e boro (formula chimica: Nd2Fe14B). D'altra parte, i magneti in samario-cobalto (formula chimica: SmCo5), la prima famiglia di magneti in terre rare inventata, sono meno utilizzati dei magneti al neodimio a causa del loro costo più elevato e della forza del campo magnetico più debole. Tuttavia, il samario-cobalto ha una temperatura Curie più elevata, creando una nicchia per questi magneti in applicazioni in cui è richiesta un'elevata intensità di campo a temperature operative più elevate.
I magneti al neodimio sono in genere utilizzati nella maggior parte dei dischi rigidi dei computer e in una varietà di altoparlanti audio. Esse hanno anche una serie di importanti applicazioni mediche, non ultimo il quale riguarda la tecnologia di risonanza magnetica (o risonanza magnetica). Fanno anche parte dei meccanismi di guida per motori elettrici e ibridi, servomotori, utensili a batteria e comandi del servosterzo. I motori al samario-cobalto sono comunemente usati nella costruzione di chitarre elettriche, motori da corsa per slot machine di fascia alta e turbomacchine. Inoltre, gli elementi delle terre rare vengono utilizzati come catalizzatori nell'industria del cracking del petrolio e per la produzione di apparecchiature per le emissioni auto e potrebbero avere molte applicazioni future per la tecnologia verde. I magneti al samario-cobalto possono anche essere utilizzati nella realizzazione di sistemi criogenici e ad alta temperatura per i futuri viaggi nello spazio.
Inizialmente, l'alto costo di questi magneti limitava il loro uso ad applicazioni che richiedevano compattezza e elevata intensità di campo, ma a partire dagli anni '90 i magneti delle terre rare sono diventati costantemente meno costosi e il basso costo ha ispirato nuovi usi (come i giocattoli magnetici per bambini).
Abbiamo scritto molti articoli sui magneti per Space Magazine. Ecco un articolo su dove acquistare i magneti e qui un articolo su come sono fatti i magneti.
Se desideri maggiori informazioni sui magneti per terre rare, consulta la home page di Magneti per terre rare, ed ecco un link a Wikipedia: Magneti per terre rare.
Abbiamo anche registrato un intero episodio del cast di astronomia sul magnetismo. Ascolta qui, episodio 42: magnetismo ovunque.
fonti:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
