காந்தப் பொருட்களின் பயன்பாடுகள்: ஒரு விரிவான உலகளாவிய கண்ணோட்டம்

நவீன வாழ்க்கையை ஆதரிக்கும் பரந்த அளவிலான தொழில்நுட்பங்களுக்கு காந்தப் பொருட்கள் ஒருங்கிணைந்தவை. மின்சார மோட்டார்களில் உள்ள நிரந்தர காந்தங்கள் முதல் நமது கணினிகளில் உள்ள தரவு சேமிப்பக சாதனங்கள் வரை, காந்தவியல் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இந்த வலைப்பதிவு இடுகை உலகெங்கிலும் உள்ள பல்வேறு தொழில்களில் காந்தப் பொருட்களின் பன்முக பயன்பாடுகளின் விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது, அவற்றின் முக்கியத்துவம் மற்றும் எதிர்கால புதுமைகளுக்கான திறனை வலியுறுத்துகிறது.

காந்தப் பொருட்களின் அடிப்படைகள்

குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளை ஆராய்வதற்கு முன், அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். காந்தப் பொருட்களைப் பரவலாகப் பல வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

• ஃபெர்ரோகாந்தப் பொருட்கள்: இந்த பொருட்கள் அணு காந்த தருணங்களின் சீரமைப்பு காரணமாக வலுவான காந்தத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன. இரும்பு, நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட் ஆகியவை எடுத்துக்காட்டுகள். அவை மின்மாற்றிகள், மோட்டார்கள் மற்றும் காந்த சேமிப்பு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• பாராகாந்தப் பொருட்கள்: இந்த பொருட்கள் காந்தப்புலங்களால் பலவீனமாக ஈர்க்கப்படுகின்றன. அலுமினியம் மற்றும் பிளாட்டினம் ஆகியவை எடுத்துக்காட்டுகள்.
• டயாகாந்தப் பொருட்கள்: இந்த பொருட்கள் காந்தப்புலங்களால் பலவீனமாக விரட்டப்படுகின்றன. தாமிரம் மற்றும் நீர் ஆகியவை எடுத்துக்காட்டுகள்.
• ஃபெர்ரிமாக்னடிக் பொருட்கள்: ஃபெர்ரோகாந்தங்களைப் போலவே, ஆனால் எதிர் காந்த தருணங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை முழுமையாக ரத்து செய்யாது, இதன் விளைவாக நிகர காந்த தருணம் ஏற்படுகிறது. ஃபெரைட்டுகள் ஒரு பொதுவான எடுத்துக்காட்டு மற்றும் மின்தூண்டிகள் மற்றும் உயர் அதிர்வெண் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• எதிர்காந்தப் பொருட்கள்: இந்த பொருட்கள் எதிர் காந்த தருணங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை முழுமையாக ரத்து செய்யப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக நிகர காந்த தருணம் இல்லை.

காந்தப் பொருளின் தேர்வு, காந்த வலிமை, கோர்சிவிட்டி, ஊடுருவல் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலை போன்ற குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டு தேவைகளைப் பொறுத்தது. இந்த பண்புகள் உலகளவில் வெவ்வேறு துறைகளில் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கான அவற்றின் பொருத்தத்தை தீர்மானிக்கின்றன.

ஆற்றல் துறை பயன்பாடுகள்

மின்சார மோட்டார்கள் மற்றும் ஜெனரேட்டர்கள்

நிரந்தர காந்தங்கள் மின்சார மோட்டார்கள் மற்றும் ஜெனரேட்டர்களில் அத்தியாவசிய கூறுகளாகும். நியோடைமியம்-இரும்பு-போரான் (NdFeB) மற்றும் சமாரியம்-கோபால்ட் (SmCo) காந்தங்கள் போன்ற உயர் செயல்திறன் கொண்ட நிரந்தர காந்தங்கள் மின்சார வாகனங்கள் (EVs), காற்றாலைகள் மற்றும் பல்வேறு தொழில்துறை மோட்டார்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: உலகளாவிய EV சந்தை NdFeB காந்தங்களை பெரிதும் நம்பியுள்ளது. டெஸ்லா, BYD மற்றும் வோக்ஸ்வாகன் போன்ற நிறுவனங்கள் தங்கள் மின்சார டிரைவ்ட்ரெய்ன்களில் இந்த காந்தங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. உலகளவில் EVகளுக்கான தேவை அதிகரிக்கும்போது, திறமையான மற்றும் சக்திவாய்ந்த காந்தங்களுக்கான தேவையும் தொடர்ந்து வளரும். எடுத்துக்காட்டாக, சீனா இந்த காந்தங்களின் முக்கிய உற்பத்தியாளர் மற்றும் நுகர்வோர் ஆகும்.

மின்மாற்றிகள்

மின்மாற்றிகள் வெவ்வேறு மின்னழுத்த நிலைகளைக் கொண்ட சுற்றுகளுக்கு இடையில் மின் ஆற்றலை திறமையாக மாற்றுவதற்கு, பொதுவாக சிலிக்கான் எஃகு போன்ற ஃபெர்ரோகாந்தப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இவை உலகெங்கிலும் உள்ள மின் கட்டங்களில் முக்கியமான கூறுகளாகும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஐரோப்பாவில், மின் விநியோக நெட்வொர்க்குகளில் ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைக்க உயர் திறன் கொண்ட மின்மாற்றிகள் கட்டாயமாக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த மின்மாற்றிகள் ஹிஸ்டெரிசிஸ் மற்றும் எட்டி மின்னோட்ட இழப்புகளைக் குறைக்க மேம்பட்ட காந்த மையப் பொருட்களை நம்பியுள்ளன.

காந்த குளிர்பதனம்

மேக்னட்டோகலோரிக் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட காந்த குளிர்பதனம், வழக்கமான நீராவி-அமுக்க குளிர்பதனத்திற்கு சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்றீட்டை வழங்குகிறது. இது இன்னும் வளர்ச்சியில் இருந்தாலும், இது ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் கிரீன்ஹவுஸ் வாயு வெளியேற்றத்தை கணிசமாகக் குறைக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது.

எடுத்துக்காட்டு: ஜப்பான் மற்றும் அமெரிக்காவில் உள்ள ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள், குளிரூட்டல் மற்றும் உணவுப் பாதுகாப்பு உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு காந்த குளிர்பதன அமைப்புகளை தீவிரமாக உருவாக்கி வருகின்றன.

மின்னணுவியல் மற்றும் தரவு சேமிப்பு

வன் வட்டு இயக்கிகள் (HDDs)

HDDs டிஜிட்டல் தகவல்களைச் சேமிக்க காந்தப் பதிவு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஃபெர்ரோகாந்தப் பொருட்கள் தரவுகளின் பிட்களைக் குறிக்கும் காந்த களங்களை உருவாக்கப் பயன்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: சாலிட்-ஸ்டேட் டிரைவ்கள் (SSDs) பெருகிய முறையில் பிரபலமாகி வந்தாலும், உலகெங்கிலும் உள்ள தரவு மையங்களில் பெரிய கொள்ளளவு சேமிப்பகத்திற்கு HDDs ஒரு செலவு குறைந்த தீர்வாகவே உள்ளது.

காந்த சீரற்ற அணுகல் நினைவகம் (MRAM)

MRAM என்பது ஒரு நிலையற்ற நினைவக தொழில்நுட்பமாகும், இது தரவைச் சேமிக்க காந்த சுரங்கப்பாதை சந்திப்புகளை (MTJs) பயன்படுத்துகிறது. இது பாரம்பரிய RAM உடன் ஒப்பிடும்போது வேகமான வாசிப்பு/எழுதுதல் வேகம் மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு ஆகியவற்றை வழங்குகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: அதிக நம்பகத்தன்மை மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு முக்கியமான உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகள் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் MRAM பயன்படுத்தப்படுகிறது. எவர்ஸ்பின் டெக்னாலஜிஸ் போன்ற நிறுவனங்கள் MRAM தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி மற்றும் வணிகமயமாக்கலுக்கு தலைமை தாங்குகின்றன.

உணரிகள்

காந்த உணரிகள் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றுள்:

• வாகனம்: சக்கர வேக உணரிகள், ஆன்டி-லாக் பிரேக்கிங் சிஸ்டம்ஸ் (ABS), மற்றும் எலக்ட்ரானிக் பவர் ஸ்டீயரிங் (EPS).
• தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன்: நிலை உணரிகள், தற்போதைய உணரிகள், மற்றும் ஓட்ட உணரிகள்.
• நுகர்வோர் மின்னணுவியல்: ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் டேப்லெட்டுகளில் உள்ள திசைகாட்டி உணரிகள்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு காந்தப்புலத்தின் இருப்பைக் கண்டறியும் ஹால் விளைவு உணரிகள், வாகனப் பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மாபெரும் காந்த எதிர்ப்பு (GMR) உணரிகள், HDDs இலிருந்து தரவைப் படிப்பது போன்ற உயர் உணர்திறன் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மருத்துவ பயன்பாடுகள்

காந்த அதிர்வு இமேஜிங் (MRI)

MRI மனித உடலின் விரிவான படங்களை உருவாக்க வலுவான காந்தப்புலங்கள் மற்றும் ரேடியோ அலைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட இமேஜிங்கிற்குத் தேவையான உயர் காந்தப்புலங்களை உருவாக்க சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: புற்றுநோய் முதல் நரம்பியல் கோளாறுகள் வரையிலான பரந்த அளவிலான மருத்துவ நிலைகளைக் கண்டறிய உலகெங்கிலும் உள்ள மருத்துவமனைகளில் MRI ஸ்கேனர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இலக்கு மருந்து விநியோகம்

காந்த நானோ துகள்கள் உடலில் உள்ள குறிப்பிட்ட இடங்களுக்கு நேரடியாக மருந்துகளை வழங்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். வெளிப்புற காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், நானோ துகள்களை இலக்கு தளத்திற்கு வழிகாட்டலாம், இது மருந்துகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் பக்க விளைவுகளைக் குறைக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டு: கீமோதெரபி மருந்துகளை நேரடியாக கட்டிகளுக்கு வழங்க காந்த நானோ துகள்களைப் பயன்படுத்துவது குறித்து ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்து வருகின்றனர், இது ஆரோக்கியமான திசுக்களுக்கு சேதத்தை குறைக்கிறது.

ஹைபர்தர்மியா சிகிச்சை

காந்த நானோ துகள்கள் ஹைபர்தர்மியா சிகிச்சையிலும் பயன்படுத்தப்படலாம், அங்கு அவை புற்றுநோய் செல்களை அழிக்க ஒரு மாற்று காந்தப்புலத்தால் சூடாக்கப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: பல்வேறு வகையான புற்றுநோய்களுக்கான ஹைபர்தர்மியா சிகிச்சையின் செயல்திறனை மதிப்பீடு செய்ய மருத்துவ பரிசோதனைகள் நடந்து வருகின்றன.

போக்குவரத்து பயன்பாடுகள்

மேக்லெவ் ரயில்கள்

மேக்லெவ் (காந்த மிதவை) ரயில்கள் சக்திவாய்ந்த காந்தங்களைப் பயன்படுத்தி ரயிலை ஒரு வழிகாட்டிப் பாதையில் மிதக்க வைத்து உந்துகின்றன, இது உராய்வை நீக்கி அதிக வேகத்தை செயல்படுத்துகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: மேக்லெவ் ரயில்கள் தற்போது சீனாவில் (ஷாங்காய் மேக்லெவ்) மற்றும் ஜப்பானில் (லினிமோ) இயக்கப்படுகின்றன. இந்த ரயில்கள் வேகமான மற்றும் திறமையான போக்குவரத்து முறையை வழங்குகின்றன, குறிப்பாக நீண்ட தூரங்களுக்கு.

வாகன பயன்பாடுகள்

காந்தப் பொருட்கள் பல்வேறு வாகனப் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றுள்:

• மின்சார மோட்டார்கள்: முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, நிரந்தர காந்தங்கள் மின்சார டிரைவ்ட்ரெய்ன்களில் அத்தியாவசிய கூறுகளாகும்.
• உணரிகள்: சக்கர வேக உணரிகள் மற்றும் ABS போன்ற பல்வேறு அமைப்புகளில் காந்த உணரிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• செயல்படுத்திகள்: சோலனாய்டுகள் மற்றும் பிற காந்தச் செயல்படுத்திகள் பல்வேறு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: நவீன வாகனங்கள் பாதுகாப்பு மற்றும் செயல்திறனுக்காக பலதரப்பட்ட உணரிகளை நம்பியுள்ளன. வாகனத்தின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுக்கு துல்லியமான மற்றும் நம்பகமான தரவை வழங்குவதில் காந்த உணரிகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.

பிற பயன்பாடுகள்

பாதுகாப்பு அமைப்புகள்

காந்த உணரிகள் பாதுகாப்பு அமைப்புகளில் அங்கீகரிக்கப்படாத நுழைவைக் கண்டறியப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. காந்த கதவு மற்றும் ஜன்னல் உணரிகள் பொதுவாக வீடு மற்றும் வணிக பாதுகாப்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன்

காந்தப் பொருட்கள் பல்வேறு தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றுள்:

• ரோபாட்டிக்ஸ்: காந்தப் பற்றிகள் மற்றும் செயல்படுத்திகள்.
• பொருள் கையாளுதல்: காந்தப் பிரிப்பான்கள் மற்றும் கன்வேயர்கள்.
• அழிவில்லாத சோதனை (NDT): உலோகப் பாகங்களில் மேற்பரப்பு விரிசல்களைக் கண்டறிய காந்தத் துகள் ஆய்வு.

எதிர்காலப் போக்குகள் மற்றும் புதுமைகள்

காந்தப் பொருட்களின் துறை தொடர்ந்து உருவாகி வருகிறது, தற்போதைய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் இதில் கவனம் செலுத்துகின்றன:

• புதிய மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட காந்தப் பொருட்களை உருவாக்குதல்: மேம்பட்ட காந்தப் பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய உலோகக்கலவை கலவைகள், நானோ கட்டமைப்புகள் மற்றும் செயலாக்க நுட்பங்களை ஆராய்ந்து வருகின்றனர். முக்கியமான பொருட்கள் மீதான சார்புநிலையைக் குறைக்க அரிய-பூமி இல்லாத காந்தங்கள் மீதான ஆராய்ச்சியும் இதில் அடங்கும்.
• தற்போதுள்ள காந்த சாதனங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துதல்: பொறியாளர்கள் காந்த சாதனங்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தியை மேம்படுத்தி அவற்றின் செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்த பணியாற்றி வருகின்றனர்.
• காந்தப் பொருட்களின் புதிய பயன்பாடுகளை ஆராய்தல்: ஆற்றல், மருத்துவம் மற்றும் போக்குவரத்து போன்ற பல்வேறு துறைகளில் காந்தப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான புதிய மற்றும் புதுமையான வழிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆராய்ந்து வருகின்றனர். புதிய மின்னணு சாதனங்களை உருவாக்க எலக்ட்ரான்களின் மின்னேற்றத்துடன் கூடுதலாக அவற்றின் சுழற்சியைப் பயன்படுத்தும் ஸ்பின்ட்ரானிக்ஸின் திறனை ஆராய்வதும் இதில் அடங்கும்.

உலகளாவிய சந்தை கண்ணோட்டம்

மின்சார வாகனங்கள், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் மேம்பட்ட மின்னணுவியல் ஆகியவற்றின் தேவை அதிகரித்து வருவதால், காந்தப் பொருட்களுக்கான உலகளாவிய சந்தை கணிசமானதாகவும் வளர்ந்து வருகிறது. ஆசியா-பசிபிக் மிகப்பெரிய சந்தையாகும், அதைத் தொடர்ந்து வட அமெரிக்கா மற்றும் ஐரோப்பா உள்ளன. காந்தப் பொருட்கள் துறையில் முக்கிய பங்கு வகிப்பவர்கள்:

• ஹிட்டாச்சி மெட்டல்ஸ் (ஜப்பான்)
• TDK கார்ப்பரேஷன் (ஜப்பான்)
• ஷின்-எட்சு கெமிக்கல் (ஜப்பான்)
• VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG (ஜெர்மனி)
• அர்னால்ட் மேக்னடிக் டெக்னாலஜிஸ் (அமெரிக்கா)
• நிங்போ ஜின்ஜி ஸ்ட்ராங் மேக்னடிக் மெட்டீரியல் கோ., லிமிடெட். (சீனா)

முடிவுரை

நவீன சமுதாயத்திற்கு முக்கியமான பரந்த அளவிலான தொழில்நுட்பங்களில் காந்தப் பொருட்கள் அத்தியாவசிய கூறுகளாகும். அவற்றின் பயன்பாடுகள் ஆற்றல் மற்றும் மின்னணுவியல் முதல் மருத்துவம் மற்றும் போக்குவரத்து வரை பல்வேறு தொழில்களில் பரவியுள்ளன. தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து முன்னேறும்போது, உயர் செயல்திறன் கொண்ட காந்தப் பொருட்களுக்கான தேவை தொடர்ந்து வளரும், இது இந்த அற்புதமான துறையில் மேலும் புதுமை மற்றும் வளர்ச்சியைத் தூண்டும். இந்த பயன்பாடுகளையும் அடிப்படைக் காந்தக் கொள்கைகளையும் புரிந்துகொள்வது பொறியாளர்கள், விஞ்ஞானிகள் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலத்தில் ஆர்வமுள்ள எவருக்கும் முக்கியமானது. காந்தப் பொருட்களின் உலகளாவிய தாக்கம் மறுக்க முடியாதது, மேலும் அவற்றின் தொடர்ச்சியான பரிணாம வளர்ச்சி உலகெங்கிலும் உள்ள பல தொழில்களின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும்.

மேலும் படிக்க மற்றும் ஆதாரங்கள்

• IEEE Transactions on Magnetics
• Journal of Applied Physics
• Advanced Materials
• Magnetism and Magnetic Materials Conference (MMM)
• Intermag Conference