Os ímãs são uma fonte inesgotável de diversão, sem mencionar uma conveniência quando se trata de notas de geladeira e quadros brancos! Mas quando se trata de usos industriais, como os usados pela força aérea e pela NASA, apenas um tipo de ímã é adequado. Estes são chamados de ímãs de terras raras, um conjunto de ímãs permanentes fortes feitos das ligas de elementos específicos da terra. Esses elementos se enquadram na categoria de elementos de terras raras (ou metais), que são uma coleção de dezessete elementos na tabela periódica; ou seja, escândio, ítrio e os quinze lantanídeos. Apesar de seu nome, os elementos de terras raras são realmente bastante abundantes, mas são assim chamados por causa de suas propriedades geoquímicas, raramente são encontrados em concentrações economicamente exploráveis.
Elementos de terras raras são ferromagnéticos, o que significa que, como o ferro, eles podem ser magnetizados. No entanto, como a maioria dos elementos de terras raras tem baixas temperaturas Curie (a temperatura na qual eles exibem propriedades magnéticas), o que significa que eles são apenas magnéticos em baixas temperaturas. No entanto, a maioria forma compostos com metais de transição como ferro, níquel e cobalto, que têm temperaturas mais altas do Curie e, portanto, podem ser misturados com eles para aprimorar suas propriedades magnéticas naturais. Existem dois tipos: ímãs de neodímio e ímãs de samário-cobalto. O primeiro, inventado na década de 1980, é o tipo mais forte e mais acessível de ímã de terras raras, é feito de neodímio, ferro e boro (fórmula química: Nd2Fe14B). Por outro lado, os ímãs de samário-cobalto (fórmula química: SmCo5), a primeira família de ímãs de terras raras inventada, são menos utilizados que os ímãs de neodímio devido ao seu custo mais alto e à menor força do campo magnético. No entanto, o samarium-cobalt possui uma temperatura Curie mais alta, criando um nicho para esses ímãs em aplicações em que é necessária alta força de campo em temperaturas operacionais mais altas.
Os ímãs de neodímio são normalmente usados na maioria dos discos rígidos de computadores e em uma variedade de alto-falantes de áudio. Eles também têm várias aplicações médicas importantes, entre as quais a tecnologia de ressonância magnética (MRI). Eles também fazem parte dos mecanismos de acionamento de motores elétricos e híbridos, servomotores, ferramentas sem fio e controles de direção hidráulica. Motores de samário-cobalto são comumente usados na construção de guitarras elétricas, motores de corrida Slotcar de ponta e turbomáquinas. Além disso, elementos de terras raras estão sendo usados como catalisadores na indústria de craqueamento de petróleo e na fabricação de equipamentos para emissões automáticas, e podem ter muitas aplicações futuras para a tecnologia verde. Os ímãs de samário-cobalto também podem ser usados na fabricação de sistemas criogênicos e de alta temperatura para futuras viagens espaciais.
Originalmente, o alto custo desses ímãs limitava seu uso a aplicações que exigem compactação, juntamente com alta intensidade de campo, mas, a partir dos anos 90, os ímãs de terras raras tornaram-se cada vez mais baratos, e o baixo custo inspirou novos usos (como brinquedos magnéticos para crianças).
Escrevemos muitos artigos sobre ímãs para a Space Magazine. Aqui está um artigo sobre onde comprar ímãs, e aqui um artigo sobre do que os ímãs são feitos.
Se você quiser obter mais informações sobre os ímãs de terras raras, consulte a página inicial de ímãs de terras raras e aqui está um link para a Wikipedia: ímãs de terras raras.
Também gravamos um episódio inteiro do elenco de astronomia sobre magnetismo. Ouça aqui, episódio 42: Magnetismo em todo lugar.
Fontes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
