- Του Κρις Μπαράνιουκ
- Ρεπόρτερ Τεχνολογίας Επιχειρήσεων
Πηγή εικόνας, Κλινική Κλίβελαντ
Οι χειρουργοί στην κλινική του Κλίβελαντ χρησιμοποιούν μαγνήτες για να βοηθήσουν στον έλεγχο της εργασίας τους
Το μικροσκοπικό σετ μεταλλικών σιαγόνων σαν τσιμπιδάκι ήταν στη θέση του. Πιάνοντας απαλά τη χοληδόχο κύστη του ασθενούς. Αλλά η συσκευή σύλληψης δεν ήταν φυσικά συνδεδεμένη με τίποτα – φαινόταν να αιωρείται μέσα στο σώμα του ατόμου.
Στην πραγματικότητα, οι σιαγόνες ελέγχονταν εξ αποστάσεως από έναν βραχίονα ρομπότ που κρατούσε έναν ειδικό μαγνήτη.
«Μπορούσαμε να δούμε τις κρίσιμες δομές, τα αιμοφόρα αγγεία», λέει ο Δρ Μάθιου Κροχ από την κλινική του Κλίβελαντ στο Οχάιο. Δεν πέρασε πολύς καιρός που είχε αφαιρέσει την ενοχλητική χοληδόχο κύστη με τη βοήθεια του ρομποτικού βοηθού του. Αυτή ήταν μια από τις δύο δωδεκάδες παρόμοιες χειρουργικές επεμβάσεις που έκανε ο ίδιος και η ομάδα του τους τελευταίους μήνες χρησιμοποιώντας το σύστημα υψηλής τεχνολογίας τους.
«Μας επιτρέπει να κάνουμε μια πολύ κοινή επέμβαση με λιγότερο επεμβατικό τρόπο», λέει, εξηγώντας ότι πλέον απαιτούνται λιγότερες τομές για διαδικασίες όπως αυτή. Υπάρχουν όμως πολλές άλλες αναδυόμενες εφαρμογές που χρησιμοποιούν επίσης προσεκτικά κατασκευασμένους μαγνήτες.
Οι μόνιμοι μαγνήτες, το είδος που κρατούν πολύχρωμα αναμνηστικά κολλημένα στην πόρτα του ψυγείου σας, μπορεί να φαίνονται μια αρκετά ώριμη, καθιερωμένη τεχνολογία. Εξάλλου, χρησιμοποιούνται εδώ και αιώνες. Και όμως, σήμερα, ερευνητές και εταιρείες καταβάλλουν τεράστιες προσπάθειες για να κάνουν τους μαγνήτες πιο ισχυρούς και αποτελεσματικούς από ποτέ.
Αυτό συμβαίνει επειδή, όλο και περισσότερο, οι μαγνήτες χρησιμοποιούνται σε όλα τα είδη ανοδικών τεχνολογιών – συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων EV και των ανεμογεννητριών. Είναι, επομένως, ζωτικής σημασίας για την ηλεκτροδότηση. Ωστόσο, οι μαγνήτες κατασκευάζονται γενικά χρησιμοποιώντας στοιχεία σπάνιων γαιών, τα προϊόντα των βρώμικων εργασιών εξόρυξης. Και, επί του παρόντος, η Κίνα κυριαρχεί μαζικά στην παγκόσμια παραγωγή μόνιμου μαγνήτη, με μερίδιο αγοράς άνω του 90%..
Πολλοί υποστηρίζουν ότι χρειαζόμαστε καθαρότερες και ευρύτερα κατανεμημένες εγκαταστάσεις κατασκευής μαγνητών. Το μέλλον, λένε, εξαρτάται από αυτό.
«Η δουλειά μου είναι εξαιρετική», λέει ο Matthew Swallow, τεχνικός διευθυντής προϊόντων της Bunting Magnetics στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Κανείς άλλος, δεν νομίζω, να μπλέκει σε τόσα πράγματα».
Η εταιρεία του κατασκευάζει μαγνήτες που χρησιμοποιούνται σε όλα τα είδη συστημάτων – από κοχλιακά εμφυτεύματα μέχρι φρένα έκτακτης ανάγκης σε τρενάκια, συμπεριλαμβανομένου του Alton Towers. Η Bunting Magnetics έχει προμηθεύσει ακόμη και μαγνήτες στη Nasa.
Πηγή εικόνας, Bunting Magnetics
Ο Matthew Swallow λέει ότι οι μαγνήτες έχουν γίνει πολύ πιο ισχυροί τα τελευταία 10 χρόνια
Ο κ. Swallow λέει ότι, ακόμη και τα τελευταία 10 περίπου χρόνια, η διαθεσιμότητα μαγνητών υψηλότερης ποιότητας που κατασκευάζονται με το στοιχείο σπάνιας γαίας νεοδύμιο έχει βελτιωθεί. Για τέτοιους μαγνήτες που έχουν σχεδιαστεί για να ανταπεξέρχονται σε θερμοκρασίες έως 200C, ο βαθμός N35 ήταν ο μέγιστος. Αλλά τώρα οι εκδόσεις κατηγορίας N52 είναι διαθέσιμες στο εμπόριο.
«Μπορείτε κυριολεκτικά να κάνετε τον μαγνήτη 60% λιγότερο μαζικό και να έχετε το ίδιο επίπεδο απόδοσης», εξηγεί ο κ. Swallow.
Σε έναν ηλεκτροκινητήρα, ένα μαγνητικό πεδίο βοηθά ένα εσωτερικό πηνίο να περιστρέφεται. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση ενός άξονα και την περιστροφή των τροχών ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, για παράδειγμα. Μαγνήτες υψηλότερης ποιότητας σημαίνουν κινητήρες που λειτουργούν πιο αποτελεσματικά και αυτοκίνητα που ζυγίζουν ελαφρώς λιγότερο συνολικά. Η προσεκτική προσθήκη μικρής ποσότητας δυσπροσίου, ενός άλλου στοιχείου σπανίων γαιών, είναι ένας τρόπος για να βελτιωθεί η απόδοση ενός μαγνήτη.
Ένας λόγος για τον οποίο η Κίνα κυριαρχεί στην παγκόσμια παραγωγή αυτών των μαγνητών είναι τα οικονομικά κίνητρα, λέει ο Ross Embleton, ανώτερος αναλυτής μετάλλων και εξόρυξης σπάνιων γαιών στο Wood Mackenzie. Το υλικό μόνιμου μαγνήτη σπανίων γαιών υπόκειται σε έκπτωση 13% ΦΠΑ στις εξαγωγές από τη χώρα και οι επαρχιακές κυβερνήσεις παρέχουν υποστήριξη για το ενεργειακό κόστος, για παράδειγμα, το οποίο βοηθά επίσης στην ενίσχυση των εγκαταστάσεων παραγωγής μαγνητών.
«Είναι μια πραγματικά, πραγματικά προκλητική βιομηχανία να ανταγωνιστείς αν βρίσκεσαι εκτός Κίνας», λέει ο κ. Έμπλετον.
Αυτό δεν εμπόδισε κάποιους να προσπαθήσουν. Η αμερικανική εταιρεία Niron Magnetics λέει ότι κατάφερε να φτιάξει μαγνήτες καλής ποιότητας χωρίς σπάνιες γαίες. Αντίθετα, χρησιμοποιούν σίδηρο και άζωτο για να κάνουν μαγνήτες νιτριδίου σιδήρου. Αυτό βασίζεται στο να πάρει το νιτρίδιο του σιδήρου μια συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή, η οποία δημιουργεί μαγνητικά πεδία.
Ο διευθύνων σύμβουλος Jonathan Rowntree αρνείται να εξηγήσει λεπτομερώς τις τεχνικές παραγωγής της εταιρείας του, αλλά λέει ότι η Niron έχει ήδη δημιουργήσει μαγνήτες εργασίας. Το πρώτο από αυτά θα χρησιμοποιηθεί σε ηχεία.
Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου μετριέται σε όρους teslas και οι μαγνήτες του Niron βρίσκονται επί του παρόντος στο ένα Tesla. Ο κ. Rowntree λέει ότι θα πρέπει να είναι δυνατό να κατασκευαστούν σημαντικά πιο ισχυροί μαγνήτες, έως 2,4 teslas, με νιτρίδιο σιδήρου.
Πηγή εικόνας, Getty Images
Οι κινεζικές εταιρείες κυριαρχούν στην αγορά παραγωγής μόνιμου μαγνήτη
Εναλλακτικά, η ανακύκλωση μαγνητών θα ήταν επίσης πολύ καλύτερη για το περιβάλλον σε σύγκριση με την κατασκευή νέων μαγνητών για σπάνιες γαίες από την αρχή.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ έχει αναπτύξει μια μέθοδο για την εξαγωγή κραμάτων σπάνιων γαιών από παλιούς ηλεκτρικούς κινητήρες και σκληρούς δίσκους υπολογιστών, για παράδειγμα.
Μια spin out εταιρεία, η HyProMag, έχει τώρα εξήγαγε με επιτυχία σπάνιες γαίες χρησιμοποιώντας την τεχνολογία και στοχεύει να ξεκινήσει την εμπορική παραγωγή μαγνητών χρησιμοποιώντας τέτοιο υλικό αργότερα φέτος.
Εν τω μεταξύ, η αμερικανική εταιρεία Noveon Magnetics λέει ότι έχει αναπτύξει τη δική της μέθοδο για την ανακύκλωση μαγνητών. Όταν ρωτήθηκε για τη διαδικασία και τις ποιότητες των μαγνητών που παράγονται, ο επικεφαλής εμπορικός διευθυντής Peter Afiuny αρνήθηκε να υπεισέλθει σε λεπτομέρειες, εκτός από το να πει ότι μια μικρή ποσότητα κράματος αναμιγνύεται με ανακτημένο υλικό για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η όλη διαδικασία είναι περίπου 40% πιο αποτελεσματική από την παραδοσιακή παραγωγή παρθένου μαγνήτη.
Ωστόσο, μπορεί να είναι δύσκολο να γνωρίζουμε την ποιότητα ενός παλιού μαγνήτη από μια αχρησιμοποίητη ηλεκτρονική συσκευή ευρείας κατανάλωσης, λέει ο κ. Έμπλετον. Και μερικές φορές οι μαγνήτες κολλάνε σε προϊόντα με σκληρές εποξειδικές ρητίνες, γεγονός που καθιστά δύσκολη την αφαίρεσή τους.
Αλλά σταδιακά, καθώς οι πρώτες γενιές ηλεκτρικών κινητήρων και ανεμογεννητριών φτάνουν στο τέλος της διάρκειας ζωής τους τα επόμενα χρόνια, περισσότερο μαγνητικό υλικό αναμένεται να είναι διαθέσιμο για ανακύκλωση.
“Υπάρχει μια μικρή καθυστέρηση εκεί περιμένοντας να επιστρέψει ξανά αυτό το υλικό”, λέει ο κ. Έμπλετον. Οι εταιρείες έχουν την ευκαιρία να τελειοποιήσουν τις διαδικασίες ανακύκλωσής τους στο μεταξύ.
Η στόχευση της Niron στην αγορά ηχείων ήχου είναι ενδιαφέρουσα, λέει η Nicola Morley στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ. «Σημαίνει ότι πιστεύουν ότι μπορούν να τα παράγουν φθηνά – αυτή η αγορά έχει άλλους φθηνούς μόνιμους μαγνήτες», εξηγεί. Την τελευταία δεκαετία, η ανάπτυξη της τεχνολογίας μαγνητών έχει αρχίσει πραγματικά να επιταχύνεται, προσθέτει ο καθηγητής Morley.
Και ο κ. Swallow αναφέρει άλλες αναδυόμενες εφαρμογές που ακούγονται αρκετά επιστημονικής φαντασίας – συμπεριλαμβανομένων των μαγνητών που είναι τοποθετημένοι σε δορυφόρους για να συλλέγουν διαστημικά σκουπίδια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη.
Ο Δρ Kroh λέει ότι ανυπομονεί για ακόμη πιο εξελιγμένους μαγνήτες που θα κάνουν άλλες χειρουργικές επεμβάσεις λιγότερο επεμβατικές από πριν. Η χειρουργική επέμβαση στο στήθος που περιλαμβάνει τους πνεύμονες ή ενδοσκοπήσεις, για παράδειγμα, θα μπορούσε μια μέρα να πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια μιας τέτοιας τεχνολογίας.
«Είναι σχεδόν απεριόριστο», λέει. “Αυτό είναι μόνο η αρχή.”