سمفين، الساماريوم، الحديد، النيتروجين، العناصر الأرضية النادرة، المواد المغناطيسية الدائمة
في عام ١٩٩٠، قام البروفيسور كوي من أيرلندا بتصنيع مركبات بين معدنية بينية من نوع RE2Fe17Nx باستخدام تفاعل الطور الغازي الصلب. وُجد من خلال البحث أن مركبات Sm2Fe17Nx تتمتع بخواص مغناطيسية ذاتية ممتازة، مما أدى إلى ظهور مواد مغناطيسية دائمة من سمفين للأرض النادرة. يصل ناتج الطاقة المغناطيسية القصوى النظرية لمغناطيس النيتروجين الدائم من الساماريوم والحديد إلى ٦٢ إم جي أو إي (أقل بقليل من Nd2Fe14B و٦٤ إم جي أو إي)، كما أن قسره ودرجة حرارته أعلى بكثير من بورون حديد النيوديميوم، مما يجعله أكثر استخدامًا في البيئات عالية الحرارة مثل المحركات.
بالإضافة إلى خصائصه المغناطيسية الشاملة الممتازة، يتميز نيتروجين حديد الساماريوم بمقاومة جيدة للتآكل والأكسدة، وبالمقارنة مع كوبالت الساماريوم، فإنه لا يحتوي على عناصر معدنية استراتيجية؛ وبالمقارنة مع بورون حديد النيوديميوم، فإنه لا يتطلب استهلاك عناصر أرضية نادرة باهظة الثمن مثل البراسيوديميوم والنيوديميوم والديسبروسيوم والتربيوم (بمحتوى ساماريوم مرتفع نسبيًا وسعر منخفض)، ويلبي تمامًا الشروط اللازمة ليصبح نوعًا جديدًا من مواد المغناطيس الدائم. جعلت الآفاق الجذابة نيتروجين حديد الساماريوم الموضوع الأكثر سخونة في بحث وتطوير مواد المغناطيس الدائم. منذ اكتشاف كوي وآخرون لمواد المغناطيس الدائم الأرضية النادرة Sm2Fe17Nx، كانت هناك موجة سريعة من الأبحاث حول مواد المغناطيس الدائم Sm2Fe17Nx حول العالم، حيث استثمرت مئات المختبرات في هذا المجال في ذلك الوقت. ولكن أثبتت سلسلة من التجارب اللاحقة أن هذه المادة المغناطيسية الدائمة لم تنجح في مسار التصنيع، وظهرت حالة من الأبحاث الساخنة والباردة.
في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لصناعة السيارات وتصغير الأجهزة الإلكترونية وتخفيف وزنها، طُرحت متطلبات أعلى لدرجة الحرارة البيئية والأداء المغناطيسي للمغناطيسات الدائمة. وقد جذبت مواد المغناطيس الدائم Sm2Fe17Nx، باعتبارها مواد مغناطيس دائم تتميز بثبات حراري جيد وخصائص مغناطيسية ممتازة، انتباه الناس مجددًا لقيمتها التطبيقية المحتملة. كما مهدت مواد المغناطيس الدائم Sm2Fe17Nx الطريق لتوجه جديد في البحث والتطوير. ونتيجةً للتطوير والاستخدام المكثف للعناصر الأرضية النادرة، ارتفعت أسعارها. وقد أدى ارتفاع سعر النيوديميوم إلى زيادة تكلفة إنتاج النيوديميوم-حديد-بورون، في حين أن النيوديميوم-حديد-بورون (سم) من العناصر الأرضية النادرة فائض نسبيًا. ويُعد تطوير النيوديميوم-حديد-بورون مفيدًا لخفض التكاليف وتعزيز الاستخدام الشامل لموارد العناصر الأرضية النادرة. لذا، من المرجح أن يحل النيوديميوم-حديد-بورون محل النيوديميوم-حديد-بورون، ليصبح الجيل الرابع المتوقع من مواد المغناطيس الدائم للعناصر الأرضية النادرة، من حيث الخصائص المغناطيسية وتكاليف الإنتاج.
بعد أكثر من 20 عامًا من البحث والاستكشاف، لم يتم حل مشكلة الإنتاج الصناعي واسع النطاق لـ سم-الحديد-N. وقد وجدت الأبحاث أن سم-الحديد-N يتحلل إلى سمن وFe عند درجات حرارة أعلى من 873 كلفن، مما يفقد خصائصه المغناطيسية الدائمة، مما يحد بشكل كبير من تطبيقه في المغناطيسات الملبدة. في الوقت الحالي، لا يمكن استخدام سم-الحديد-N إلا لإعداد مغناطيسات مصبوبة بالحقن، ومغناطيسات ملزمة، ومغناطيسات مطاطية. في البداية، تم استخدام المركبات العضوية مثل النايلون وراتنج الإيبوكسي كمواد رابطة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذه المواد الرابطة إلا تحت 200 درجة مئوية ولم تتمكن من الاستفادة الكاملة من مزايا أداء درجات الحرارة العالية لـ Sm2Fe17Nx. لذلك، فإن كيفية تحقيق اختراقات في العملية وما إذا كان يمكن تطوير مواد رابطة جديدة هو مفتاح المنافسة بين مغناطيس Sm2Fe17Nx ومغناطيس اختصار الثاني-الحديد-B. في السنوات الأخيرة، حظيت بعض المعادن منخفضة درجة الانصهار باهتمام واسع، ويُستخدم بعضها كمواد رابطة، مثل الزنك والقصدير. ومع ذلك، يؤدي استخدام هذه المعادن إلى انخفاض قوة مغناطيسية التشبع، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة (بي اتش) القصوى. يتضح أنه للاستفادة الكاملة من أداء Sm2Fe17Nx، من الضروري إيجاد مادة لاصقة جيدة. في الوقت نفسه، لا يزال تحضير مغناطيسات Sm2Fe17Nx المكثفة قيد البحث، إذ تُظهر هذه المغناطيسات خصائص مغناطيسية نظرية أفضل.
وفقًا لإحصاءات جمعية المغناطيس اللاصق اليابانية، استنادًا إلى الأداء المغناطيسي العالي، ومقاومة التآكل العالية، ومقاومة إزالة المغناطيسية في درجات الحرارة العالية، ومزايا حرية التشكيل الجيدة لمواد النيتروجين والحديد الساماريوم المغناطيسية، فإن اتجاهات تطبيقها هي بشكل أساسي في مجالات الاتصالات المعلوماتية، والإنتاج الصناعي، والإلكترونيات المنزلية، والسيارات، بما في ذلك مكبرات الصوت / مكبرات الصوت، ومحركات مصراع الكاميرا، ومحركات المغزل، وامتصاص القرص، والبكرات المغناطيسية، ومحركات المروحة، والمحركات الخطية، ومعدات الآلات الأوتوماتيكية بالكامل، والمحركات عالية السرعة، ومكيفات الهواء، والمحركات المنزلية، وأجهزة الاستشعار المغناطيسية، والمضخات، والآلات المساعدة، إلخ.
في الوقت الحالي، أحرزت مادة Sm2Fe17Nx تقدمًا ملحوظًا في تحضير وتطبيق المغناطيسات الملتصقة، إلا أن التكثيف لا يزال هدفًا يسعى إليه ويسعى إليه العديد من الباحثين في مجال المواد المغناطيسية. بمجرد تطوير عملية تحضير مناسبة، قد يكون من الممكن تحقيق خصائصها المغناطيسية النظرية وتسريع عملية تسويق مغناطيسات نيتريد حديد الساماريوم.