বিরল মৃত্তিকা চুম্বক

বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বক হলো বিরল-মৃত্তিকা মৌলগুলির সঙ্কর থেকে তৈরি শক্তিশালী স্থায়ী চুম্বক। ১৯৭০ ও ৮০-র দশকে বিকাশিত, বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বক তৈরীকৃত স্থায়ী চৌম্বকগুলির মধ্যে সবচেয়ে শক্তিশালী ধরনের যা ফেরাইট বা অ্যালনিকোর মতো চুম্বকের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। সাধারণত বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বক দ্বারা উৎপাদিত চৌম্বক ক্ষেত্র ১.৪ টেসলার চেয়েও বেশি হতে পারে, যেখানে ফেরাইট বা সিরামিক চৌম্বকগুলি সাধারণত ০.৫ থেকে ১ টেসলার ক্ষেত্র প্রদর্শন করে।

এদের দুইটি ধরন রয়েছে: নিওডিমিয়াম চুম্বক এবং সমারিয়াম-কোবাল্ট চুম্বক। বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বকগুলি অত্যন্ত ভঙ্গুর এবং জারণেরও ঝুঁকির থাকে, তাই এগুলি সাধারণত ভাঙ্গন, চিপিং, বা চূর্ণবিচূর্ণ হওয়া থেকে রক্ষা করার জন্য ধাতুলেপন বা প্রলেপ দেওয়া হয়।

১৯৬৬ সালের দিকে বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বকের বিকাশ শুরু হয়, যখন ইউএস এয়ার ফোর্স মেটেরিয়ালস ল্যাবরেটরির কে.জে. স্ট্রনাট এবং জি. হোফার আবিষ্কার করেন যে ইট্রিয়াম এবং কোবাল্টের একটি সঙ্কর, YCo5 এর তখনকার যে কোনও উপাদানের চেয়ে বড় চৌম্বকীয় অ্যানিসোট্রপি ধ্রুবক ছিল।

"বিরল মৃত্তিকা" শব্দটি বিভ্রান্তিকর হতে পারে, কারণ টিন বা সীসার মত কয়েকটি ধাতু পৃথিবীর ভূত্বকে প্রচুর পরিমাণে থাকতে পারে, তবে বিরল মৃত্তিকা আকরিকগুলি অসমভাবে বন্টিত, কয়লা বা তামার মত স্তরে নয়, সুতরাং প্রদত্ত যে কোনও ঘন কিলোমিটার ভূত্বকে এগুলি "বিরল"। বর্তমানে এদের প্রধান উৎস বর্তমানে চীন। কিছু দেশ বিরল মৃত্তিকা ধাতুগুলিকে কৌশলগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করে, এবং এই উপকরণগুলির উপর সাম্প্রতিক চীনের রফতানি নিষেধাজ্ঞা এমন কিছুকে শক্তিশালী চৌম্বক তৈরির জন্য গবেষণা কার্যক্রম শুরু করিয়েছে যার জন্য বিরল মৃত্তিকা ধাতু প্রয়োজন হয় না।

শক্তির ব্যাখ্যা

বিরল-মৃত্তিকা (ল্যান্থানাইড) উপাদানগুলি ধাতু যা ফেরোচৌম্বক পদার্থ ফেরোচৌম্বকীয়, অর্থাৎ লোহার মতো এদেরও স্থায়ী চৌম্বকে চৌম্বকীকরণ করা যেতে পারে, তবে এদের ক্যুরি তাপমাত্রা (যেই তাপমাত্রা উপরে ফেরোচুম্বকত্ব হারিয়ে যায়) কক্ষ তাপমাত্রার নিচে থাকে, তাই খাঁটি আকারে তাদের  চৌম্বকীয়তা কেবলমাত্র কম তাপমাত্রায় উপস্থিত হয়। তবে এগুলি অবস্থান্তর ধাতু যেমন লোহা, নিকেল এবং কোবাল্টের সাথে মিশ্রণ গঠন করে এবং এর মধ্যে কয়েকটি মিশ্রণের কক্ষ তাপমাত্রার উপরে কিউরি তাপমাত্রা থাকে। বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বক এই যৌগগুলি থেকে তৈরি করা হয়।

বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বকগুলির বৃহৎ শক্তি বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই দুটি কারণে হয়ে থাকে:

প্রথমত, তাদের স্ফটিক কাঠামোর খুব উচ্চ চৌম্বকীয় অ্যানিসোট্রপি রয়েছে। এর অর্থ হলো উপাদানগুলির স্ফটিক একটি নির্দিষ্ট স্ফটিক অক্ষে পক্ষপাতমূলকভাবে চৌম্বকিত হয় কিন্তু অন্য দিকগুলিতে চৌম্বকিত করা খুব কঠিন। অন্যান্য চৌম্বকগুলির মতো, বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বকগুলি অনুঅচ্ছ কণার সমন্বয়ে গঠিত, যা উৎপাদনকালে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রে সারিবদ্ধ থাকে, সুতরাং এদের চৌম্বক অক্ষগুলি সবাই একই দিকে নির্দেশ করে। চৌম্বকীকরণের দিকটি ঘুরিয়ে আনতে কেলাস ল্যাটিসের রোধের এই যৌগগুলিকে খুব উচ্চ চৌম্বকীয় জড়তা দেয় (বিচুম্বকিত হওয়ার রোধ), যাতে চৌম্বকের অভ্যন্তরে শক্তিশালী বিচুম্বকিকরণ ক্ষেত্র উপাদানটির চৌম্বকীয়তা হ্রাস না করে।
দ্বিতীয়ত, বিরল-মৃত্তিকা মৌলের পরমাণুগুলিতে উচ্চ চৌম্বক মুহুর্ত থাকতে পারে তাদের কক্ষপথের ইলেক্ট্রন কাঠামোগুলিতে অনেক বেজোড় ইলেকট্রন থাকে; অন্যান্য মৌলগুলিতে, প্রায় সমস্ত ইলেকট্রন বিপরীত স্পিনের ইলেক্ট্রনের সাথে জোড়ায় থাকে, সুতরাং তাদের চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি হারিয়ে যায়, তবে বিরল-মৃত্তিকা মৌলগুলতে এটি খুবই কম হয়। এটি এফ-শেলের অসম্পূর্ণতার পরিণতি, যাতে ৭ টি বেজোড় ইলেকট্রন থাকতে পারে। চুম্বকে এই বিজোড় ইলেক্ট্রনগুলি সারিবদ্ধ করা হয় যাতে তারা একই দিকে স্পিন করে, যা চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এটি উপকরণগুলিকে উচ্চ রেমেনেন্স দেয় (চুম্বকীয় স্যাচুরেশন Js)। সর্বচ্চ শক্তি ঘনত্ব B·H J এর সমানুপাতিক, তাই এই উপাদানগুলিতে প্রচুর পরিমাণে চৌম্বকীয় শক্তি সঞ্চয় করার সম্ভাবনা রয়েছে। নিওডিয়ামিয়াম চৌম্বকগুলির উৎপন্ন চুম্বক শক্তি আয়তনের দিক থেকে "সাধারণ" চৌম্বকগুলির থেকে প্রায় ১৮ গুণ বেশি। একারণে একই ক্ষেত্র শক্তি সহই অন্যান্য চৌম্বকগুলির চেয়ে বিরল-মৃত্তিকা চৌম্বকগুলি ছোট হতে পারে।

আরো দেখুন
 রিসাইকেল
 চক্রীয় অর্থনীতি

তথ্যসূত্র

আরো পড়ুন
Edward P. Furlani, "Permanent Magnet and Electromechanical Devices: Materials, Analysis and Applications", Academic Press Series in Electromagnetism (2001). .
Peter Campbell, "Permanent Magnet Materials and their Application" (Cambridge Studies in Magnetism)(1996). .

বহিঃসংযোগ
Standard Specifications for Permanent Magnet Materials (Magnetic Materials Producers Association)

চুম্বকীয় লঘিমা
চুম্বকের প্রকারভেদ
ফেরোচুম্বকীয় পদার্থ সমূহ
লাউড্স্পীকার
ফেরোচৌম্বক পদার্থ
চুম্বকের প্রকার