永久磁鐵

世界第一的釹鐵硼磁鐵揭開日本最先進金屬材料研究東海大學應用物理系【磁電實驗室】副教授台灣磁性協會永久磁鐵專家張晃暐◎審定相信大家小時候都玩過磁鐵棒和馬蹄U型磁鐵，從前在自然科學實驗用過的磁鐵，其實在各產業中都有超乎想像的運用。例如汽車產業中，每台汽車約使用100個馬達，每個馬達都需要「永久磁鐵」這種零件，而一台風力發電機更需要總重量一噸重的永久磁鐵，可以說永久磁鐵決定了馬達的優異性能。永久磁鐵的優異性能，我們可以從電腦磁碟機中磁頭與磁鐵讀取的情形，稍微窺探得知。磁碟機的磁頭在讀寫時，會移動到磁碟區，這就是「浮動磁頭」名稱的由來。此時磁碟的奈米磁鐵，可使磁頭浮在磁碟上方，兩者之間的距離，相當於一架747飛機在距離機場跑道1.5公釐（毫米）的高度飛行。由此可見永久磁鐵的性能是多麼令人驚奇。在馬達產業中，馬達是否為高性能，能否製成超小型，關鍵也在裡面所使用的永久磁鐵——這就是目前產業界具有「最強磁鐵」之稱的「釹磁鐵」。本書由國際公認磁鐵研究最先進的日本東北大學，揭露日本科技署國立元素戰略磁性材料研究部門中，日本產業最為重要的「永久磁鐵」、「電磁觸媒」、「電子材料」、「結構材料 」四大領域，其中「永久磁鐵」的重大研究。日本獨立行政法人物質材料研究機構（NIMS），與東北大學、產業技術綜合研究所（AIST）、東京大學、大阪大學、京都大學、高能量加速器研究機構（KEK）、高輝度光科學研究中心（JASRI）、名古屋工業大學等機構攜手合作，匯集材料系、物理系、化學系等各路研究專家參與計劃，致力於次世代磁鐵開發基礎研究，以及培育次世代磁鐵研究的人才。當前磁鐵研究的最新趨勢為，由於一般的釹磁鐵在超過200℃高溫下會失去磁性，也就是說，釹磁鐵不耐熱。因此必須搭配一種特殊元素——鏑，但這個稀土元素非常稀有，也就是說，性能優異磁鐵的開發，會受制於元素的資源。因此當前磁鐵的研究主題為「不使用鏑等資源有限的元素，而想要以更常見的元素來取代，生產現在汽車產業馬達產業中所使用的磁鐵。」也就是所謂的「省鏑磁鐵」。本書除了磁鐵的基礎，略過艱澀的概念，呈現簡單易懂的文字，書中彩色插圖解說磁性的科學基礎，並呈現世界最先進實驗室難得一見的電子顯影像照片，如原子探針、泰坦Titan的實際操作，從合金材料製作、加工開始，循序漸進，將令人驚豔的最尖端磁鐵研究，傳達給一般大眾認識。● 磁鐵開發史本多光太郎、羅盤、製造磁鐵、402KS鋼、MK鋼、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵、稀土磁鐵、釤鈷磁鐵、釹鐵硼磁鐵、居禮溫度障壁、鏑元素戰略● 認識磁鐵磁場、磁能積、釹的特性、保磁力、磁區、磁壁、磁滯曲線、稀土與磁、強磁性、相分離● 磁鐵製造與應用燒結、液態急冷∼熱加工、釹鏑比例、軟磁性材料、磁通量密度、永久磁鐵＋電磁鐵● 磁性的應用鐵磁性、順磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性、磁頭與磁碟● 釹磁鐵的終極挑戰比例問題、富釹相、加工法、微米障礙、原子探針分析、微量銅、省鏑磁鐵、微磁學模擬軟體● 磁鐵的原子領域觀測磁壁、勞倫茲TEM、克爾顯微鏡、Spring–8、全像投影、FIB製造原始試片、鎵雷射、研磨● 釹磁鐵實驗室原子探針、FIB儀器、泰坦TEM、液態急冷、壓製機、磁化裝置、超越釹磁鐵的化合物