电池应用中磁铁的新发现

磁铁在电池领域的应用

近年来,发电细菌已成为一个热门话题。科学家发现,在全球海床和河床上发现的细菌可以从微小的金属颗粒中获取电子。通过向细菌提供电子,铁粒子成为细胞的有效能量来源。到“年,其他类型的细菌在电池领域有了新的发现;下降”;将多余的电子转移到金属粒子上以有效地呼吸电子。

磁铁电池

< P >德国蒂宾根大学的James Byrne和同事发现了一种常见的磁性矿物,这些微小而强大的磁铁矿颗粒既可以作为电子受体,也可以作为电子供体,因此可以像电池一样高效地工作。他允许肠道细菌和红假单胞菌在磁铁上生长,然后发现肠道细菌可以“;下降”;红假单胞菌从晶体上获得电子。

 

对于细菌群落来说,磁铁矿晶体就像天然的可充电电池:由陆地细菌充电,由红假单胞菌消耗。根据细菌的需要,强大的磁铁可以用作导体或“;储罐”;电子源。

< P>新磁体可用于开发新一代的传感器和执行器。

 

< P>天普大学和马里兰大学的研究人员发现了一种新型磁铁,当放置在磁场中时,磁体的尺寸会扩大,在能量收集过程中浪费的热量可忽略不计。这一新发现具有巨大的应用潜力,有望不仅取代现有技术,而且创造新的应用。

 

坦普尔大学机械工程系主任、材料基因组学和量子器件实验室主任Hash Depp Chopra和Manfred Utig,马里兰大学材料科学与工程教授在第二十一期《自然》杂志上发表了他们的研究成果。8220;我们的发现从根本上改变了我们对自1841年以来已知的一种特殊类型磁铁的理解;乔普拉说。

在20世纪40年代,英国物理学家詹姆斯·焦耳发现,当置于磁场中时,铁磁性材料改变了形状,但体积保持不变。这种现象被称为“;焦耳磁致伸缩&8221;自从它被发现以来,已经在所有的磁铁上展示了175年;我们发现了一种新的磁体,我们称之为非焦耳磁致伸缩磁体。在磁场中,它们的体积发生了很大的变化。此外,这些非焦耳磁铁具有收集或转换能量的非凡能力,热损失最小,”;查普拉说。

乔普拉和乌蒂格在熔炉中将一种特定的铁基合金加热到约760摄氏度30分钟,然后迅速冷却到室温,这就是材料表现出非焦耳磁致伸缩行为的时候。

 

他们发现,经过热处理的材料含有以前从未见过的微小蜂窝状结构,这是它们在磁场中非焦耳磁致伸缩的关键“了解这种独特的结构将使研究人员能够开发出具有相同性能的新材料;Utig补充道。

研究人员指出,由于焦耳磁致伸缩效应,传统的稀土磁体只能作为一个驱动器在一个方向上施加力。即使只在两个方向驱动,也需要大量大块磁铁,这会增加体积并降低效率。非焦耳磁铁可以同时向各个方向扩展,因此制造紧凑型全向执行器将很容易实现。

因为这些新型磁铁还具有节能特性,它们可以用来制造新一代热损失非常低的传感器和执行器,并可用于航空航天、汽车、电子和电子设备,生物医学、国防、太空探索和机器人等领域。

研究人员还表示,这种新型磁铁不含稀土元素,因此可以取代现有昂贵但机械性能较低的稀土磁致伸缩材料



相关阅读