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強力磁鐵的奧秘


       平時的生活中,磁鐵是一個很常用的東西。而且在幾千年前,我國的勞動人民就根據磁鐵的特性制造了四大發明之一的指南針。直到今天,磁鐵也是非常有用的一種東西。從各種特殊的電子設備,到平時的教具玩具,都能經常見到磁鐵的身影。下圖為一塊馬蹄形磁鐵,吸在上面的塊狀金屬是釓(音gá)。這是一種和鐵、鈷、鎳一樣可被磁鐵吸引的元素,目前被廣泛用于增強核磁共振成像領域。
 
       我們知道,磁鐵的主要成分是四氧化三鐵。一塊普通的小磁鐵就是由黑色的四氧化三鐵制成的。但是由于四氧化三鐵本身的性質,導致了他對鐵質物體的吸力不會太強,而且它的磁性還會隨著時間流逝慢慢減弱。這樣的話,如何才能制作一塊吸力更強且不宜衰退的磁鐵呢?這樣的前提下,釹鐵硼磁鐵應運而生。
 
       這種表面經過防腐蝕處理而亮閃閃的磁鐵就是釹鐵硼磁鐵了,它的化學式是Nd2Fe14B。最常用的釹鐵硼磁鐵由釹,鐵、硼三種元素高溫燒結而成,是迄今為止磁性最強的人造磁鐵。如果說傳統四氧化三鐵的核心元素是鐵的話,那么釹鐵硼磁鐵之所以有這么強的磁性,就是釹元素的作用了。下圖中的這幾塊金屬就是釹:
 
       釹(音nǚ)是稀土元素中鑭系家族的第四個元素,和鐵、鈷、鎳以及前面提到的釓一樣,它本身也可以被磁鐵吸引。此外,釹是鑭系元素中較為活潑的,因此它和鐵一樣容易被氧化,這就是釹鐵硼磁鐵表面有鍍層的原因。如果說釹是用于提升磁性的話,那么硼的作用也不容小視。這個黑黑的東西就是硼:
 
       在元素周期表中,硼位于碳的左邊,因此近期也出現了類似于以碳為中心有機化學的硼化學。在釹鐵硼磁鐵中,硼相當于釹和鐵的調解員。硼在保證其分子結構穩定的情況下極大地擴充了物質可以產生的最大磁性,使得整個磁體的磁性能極高,甚至讓他能吸起相當于自身重量640倍的物體。
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