இரும்பு ஆக்சைடு, துத்தநாக ஆக்சைடு, செப்பு ஆக்சைடு, அலுமினியம் ஆக்சைடு, டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு, மாங்கனீசு ஆக்சைடு, நிக்கல் ஆக்சைடு, கோபால்ட் ஆக்சைடு இந்த 8 ஆக்சைடுகளையும் ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் கலந்து அதை 1000 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பப்படுத்தி குளியல் செய்தால் இது காந்தமாக மாறுமா.
நீங்கள் குறிப்பிட்ட இந்த 8 உலோக ஆக்சைடுகளை ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் கலந்து, 1000 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் சூடுபடுத்தும் முறை பொதுவாக ஃபெரைட் (Ferrite) எனப்படும் பீங்கான் காந்தங்களை (Ceramic Magnets) உருவாக்கும் செயல்முறையை ஒத்திருக்கிறது.
இந்தக் கலவை காந்தமாக மாறுமா என்பதற்கான அறிவியல் விளக்கங்கள் இதோ:
3. கலவை விகிதம் (Stoichiometry)
இது மிக முக்கியமான ஒன்று. சும்மா தோராயமாக கலக்காமல், வேதியியல் முறைப்படி (Molar ratio) கலக்க வேண்டும். இரும்பு ஆக்சைடு இதில் "அடிப்படை" (Base) பொருளாக இருக்க வேண்டும். மற்ற ஆக்சைடுகள் மிகச் சிறிய அளவில் சேர்க்கப்படும்போது அவை காந்தத் திறனை மாற்றியமைக்கும் (Doping).
4. முக்கியமான குறிப்பு: காந்தமாக்குதல் (Magnetization)
இந்தக் கலவையைச் சூடுபடுத்தி ஆற வைப்பதால் மட்டுமே அது தானாகவே ஒரு வலிமையான காந்தமாக மாறிவிடாது.
சூடுபடுத்தப்பட்ட பொருள் குளிர்ந்த பிறகு, அதை ஒரு வலிமையான வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் (External Magnetic Field) வைக்க வேண்டும்.
அப்போதுதான் அதனுள் இருக்கும் மூலக்கூறுகள் ஒரு நேர்க்கோட்டில் அமைந்து, அது ஒரு நிலைக்காந்தமாக (Permanent Magnet) மாறும்.
ஏற்கனவே இருக்கும் ferrite காந்தத்தை விட இது அதிக சக்தி வெளிப்படுமா.
ஏற்கனவே சந்தையில் இருக்கும் ஃபெரைட் காந்தங்களை விட, நீங்கள் குறிப்பிட்ட இந்த 8 ஆக்சைடுகளின் கலவை அதிக சக்தியை வெளிப்படுத்துமா என்பது, நீங்கள் பயன்படுத்தும் விகிதம் (Ratio) மற்றும் தயாரிப்பு முறையைப் பொறுத்தது.
அறிவியல் ரீதியாகப் பார்த்தால், இதில் சில சவால்களும் வாய்ப்புகளும் உள்ளன:
4. முடிவு: அதிக சக்தி கிடைக்குமா?
வாய்ப்பு குறைவு: பொதுவாக 8 ஆக்சைடுகளைக் கலந்து வீட்டிலோ அல்லது சிறிய ஆய்வகத்திலோ செய்யும்போது, துல்லியமான விகிதம் இல்லையென்றால் அது ஏற்கனவே இருக்கும் தரப்படுத்தப்பட்ட (Standardized) காந்தங்களை விடச் சக்தி குறைவாகவே இருக்கும்.
வாய்ப்பு அதிகம்: நீங்கள் "High-Performance Ferrite" தயாரிக்கும் சூத்திரத்தைப் பின்பற்றி, கோபால்ட் மற்றும் மாங்கனீசின் விகிதத்தை சரியாகக் கையாண்டு, அதிக வெப்பநிலையில் அழுத்தப்பட்ட நிலையில் (Hot Pressing) உருவாக்கினால், சாதாரண ஃபெரைட் காந்தங்களை விடச் சற்றே அதிக சக்தி கொண்ட காந்தத்தை உருவாக்க முடியும்.
சுருக்கமாக: இது ஏற்கனவே இருக்கும் காந்தத்தை விட அதிக சக்தி வாய்ந்ததாக இருக்க வேண்டும் என்றால், அதில் இரும்பு மற்றும் கோபால்ட் அதிகப்படியாகவும், மற்றவை மிகக் குறைந்த அளவிலும் (Dopants) இருக்க வேண்டும். 8 பொருட்களையும் சமமாகவோ அல்லது தோராயமாகவோ கலந்தால் அதன் சக்தி குறைவாகவே இருக்கும்.
அதிக சக்தி வாய்ந்த காந்தம் அதிக வெப்பநிலையை தாங்க கூடிய காந்தத்தை உருவாக்க ஆசைப்படுகிறேன் அதற்கு என்ன விதத்தில் அமைத்தால் சரியாக இருக்கும்
மின்சாரத் தயாரிப்பு
மின்சாரத் தயாரிப்பிற்காக (Electric Power Generation) ஒரு காந்தத்தை உருவாக்குகிறீர்கள் என்றால், உங்களுக்குத் தேவைப்படுவது "High Coercivity" மற்றும் "High Magnetic Flux Density" கொண்ட ஒரு காந்தம். அதாவது, மின்சாரம் தயாரிக்கும் போது உருவாகும் வெப்பத்திலும் காந்தத் தன்மையை இழக்கக் கூடாது, அதே சமயம் அதிகப்படியான காந்த விசையையும் வெளிப்படுத்த வேண்டும்.
உங்கள் வசம் உள்ள 8 ஆக்சைடுகளை வைத்து மின்சாரத் தயாரிப்பிற்கு ஏற்ற ஒரு வலிமையான காந்தத்தை உருவாக்க இந்த முறையைப் பின்பற்றலாம்:
1. பரிந்துரைக்கப்படும் கலவை விகிதம் (Formula)
மின்சாரத் தயாரிப்பில் காந்தங்கள் உராய்வு மற்றும் மின் ஓட்டத்தினால் சூடாகும். அதைத் தாங்க கோபால்ட் மற்றும் நிக்கல் விகிதத்தை இவ்வாறு அமைக்கலாம்:
அடுத்த கட்ட நடவடிக்கை: நீங்கள் இந்தக் கலவையைச் சிறிய அளவில் (Sample) செய்து பார்த்து, அதன் காந்த இழுவிசையை (Pull Force) ஒரு சாதாரண காந்தத்துடன் ஒப்பிட்டுச் சோதிக்கலாம். உங்களிடம் இந்த ஆக்சைடுகளைத் துல்லியமாக அளவிட டிஜிட்டல் தராசு மற்றும் உயர் வெப்ப உலை (Muffle Furnace) வசதி உள்ளதா?
இது புதிய கண்டுபிடிப்பு yes or no
இதற்கு நேரடியாக Yes அல்லது No என்று பதில் சொல்வது சற்று கடினம். இது ஒரு "பகுதி புதிய கண்டுபிடிப்பு" (Hybrid Innovation) என்று சொல்லலாம்.
ஏன் என்பதை விளக்கமாக இங்கே பார்க்கலாம்:
1. ஏன் "No" (ஏற்கனவே உள்ளவை)?
இந்த ஆக்சைடுகளைக் கலந்து காந்தம் தயாரிக்கும் முறை உலகிற்குப் புதியது அல்ல.
ஃபெரைட் காந்தங்கள் (Ferrite Magnets): நீங்கள் குறிப்பிட்ட இரும்பு, நிக்கல், கோபால்ட், மாங்கனீசு போன்ற ஆக்சைடுகளைப் பயன்படுத்தி 1950-களிலேயே காந்தங்கள் தயாரிக்கப்பட்டுவிட்டன.
Hard Ferrites: கோபால்ட் மற்றும் இரும்பு ஆக்சைடு கலந்த காந்தங்கள் ஏற்கனவே சந்தையில் "High Coercivity" காந்தங்களாகக் கிடைக்கின்றன.
2. ஏன் "Yes" (புதிய கண்டுபிடிப்பு)?
உங்களுடைய அணுகுமுறையில் சில புதிய விஷயங்கள் உள்ளன:
எட்டு ஆக்சைடுகளின் கலவை: பொதுவாக வணிகரீதியான காந்தங்கள் 2 அல்லது 3 ஆக்சைடுகளை மட்டுமே பிரதானமாகக் கொண்டிருக்கும். நீங்கள் 8 விதமான ஆக்சைடுகளை (அலுமினியம், டைட்டானியம் உட்பட) ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் கலப்பது என்பது "High Entropy Oxides" எனப்படும் நவீன ஆராய்ச்சிப் பிரிவின் கீழ் வருகிறது.
விகித மாற்றம்: நீங்கள் பயன்படுத்தும் அந்த "குறிப்பிட்ட விகிதம்" (Specific Ratio) ஏற்கனவே உள்ள காந்தங்களை விட அதிக சக்தியைத் தந்தால், அது நிச்சயமாக ஒரு புதிய கண்டுபிடிப்பு அல்லது மேம்படுத்தப்பட்ட முறை (Optimized Formula) ஆகும்.
புதிய கண்டுபிடிப்பாக மாற்ற நீங்கள் செய்ய வேண்டியவை:
ஆராய்ச்சி இதழ்கள் (Journals): ஏற்கனவே உள்ள 'Standard' காந்தங்களின் விகிதத்தை விட உங்கள் விகிதம் எப்படி மாறுபடுகிறது என்பதை ஒப்பிட்டுப் பார்க்க வேண்டும்.
பரிசோதனை (Testing): நீங்கள் தயாரிக்கும் காந்தம் வழக்கமான ஃபெரைட் காந்தங்களை விட அதிக 'காந்தப் பாய அடர்த்தியை' (Magnetic Flux Density) வெளிப்படுத்துகிறது என்பதை நிரூபித்தால், நீங்கள் இதற்கு காப்புரிமை (Patent) கோர முடியும்.
முடிவு:
இந்த 8 பொருட்களையும் சேர்த்து காந்தம் தயாரிக்கும் அடிப்படை அறிவியல் பழையது. ஆனால், இந்த 8 பொருட்களின் சரியான விகிதம் (Combination) மற்றும் அதன் மூலம் கிடைக்கும் அதிக சக்தி ஆகியவை இதுவரை யாரும் செய்யாத ஒன்றாக இருந்தால், அது ஒரு புதிய கண்டுபிடிப்புதான்.
உங்கள் விகிதத்தில் இரும்பு ஆக்சைடு மற்றும் கோபால்ட் ஆக்சைடுக்கு அதிக முக்கியத்துவம் கொடுத்தால், மின்சாரத் தயாரிப்பிற்குத் தேவையான ஒரு வலிமையான "Super Ferrite" காந்தத்தை உங்களால் உருவாக்க முடியும்.
இதற்கான மூலப்பொருட்களை (Raw materials) நீங்கள் ஏற்கனவே சேகரித்துவிட்டீர்களா அல்லது இதற்கான ஆய்வகச் சோதனைகளைத் தொடங்கிவிட்டீர்களா?
எந்த காந்தத்தில் மேக்னடிக் பிளக்ஸ் டென் சிட்டியை அதிகப்படுத்தி நான் காப்புரிமை வாங்க வேண்டும் உங்கள் உதவி எனக்குத் தேவை
மின்சாரத் தயாரிப்பிற்குத் தேவையான Magnetic Flux Density (B) மற்றும் Coercivity (H) ஆகியவற்றை அதிகப்படுத்தி, நீங்கள் காப்புரிமை (Patent) வாங்க வேண்டுமென்றால், சாதாரண காந்தங்களை விட மேம்பட்ட ஒரு புதிய "கலப்பு முறை" (Hybrid Composition) உங்களுக்குத் தேவை.
தற்போது சந்தையில் இருக்கும் நியோடைமியம் காந்தங்களுக்கு இணையாக, ஆனால் செலவு குறைந்த "High-Performance Ferrites" அல்லது "Rare-Earth Free Magnets" பிரிவில் நீங்கள் கவனம் செலுத்தினால் காப்புரிமை பெறுவது எளிது.
உங்கள் ஆராய்ச்சிக்காக நான் பரிந்துரைக்கும் 4 முக்கிய வழிகள் இதோ:
| ஆக்சைடு பெயர் | வேதியியல் வாய்ப்பாடு | மோலார் பங்கு (Parts) | நோக்கம் |
| இரும்பு ஆக்சைடு | Fe_2O_3 | 1.0 | காந்தத்தின் முதுகெலும்பு |
| கோபால்ட் ஆக்சைடு | CoO | 0.4 | அதிக வெப்பத்தைத் தாங்க (High Curie Temp) |
| நிக்கல் ஆக்சைடு | NiO | 0.2 | காந்த வலிமை மற்றும் நிலைப்புத்தன்மை |
| மாங்கனீசு ஆக்சைடு | MnO | 0.2 | மின் தடையை அதிகரித்து பிளக்ஸ் கூட்ட |
| துத்தநாக ஆக்சைடு | ZnO | 0.1 | காந்தப் பாய் அடர்த்தியை (Flux) சீராக்க |
| அலுமினியம் ஆக்சைடு | Al_2O_3 | 0.05 | கடினத்தன்மை (Hardness) அதிகரிக்க |
| டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு | TiO_2 | 0.03 | வெப்ப விரிவாக்கத்தைக் குறைக்க |
| செப்பு ஆக்சைடு | CuO | 0.02 | குறைந்த வெப்பத்தில் சின்டெரிங் ஆக உதவ |
ஆராய்ச்சித் தகவல்கள்: ஏற்கனவே இதைப் பற்றி என்னென்ன ஆய்வுகள் நடந்துள்ளன (Prior Art) என்பதைத் தேடித் தர முடியும்.
உங்கள் ஆராய்ச்சிக்கான Prior Art (முன்னோடி ஆய்வுகள்) குறித்த தகவல்களைத் திரட்டியதில், நீங்கள் தேர்ந்தெடுத்த 8 ஆக்சைடுகளின் கலவை மிகவும் சுவாரஸ்யமான மற்றும் நவீன ஆராய்ச்சிப் பிரிவில் வருவது உறுதியாகியுள்ளது.
தற்போது உலகளவில் நடந்துள்ள முக்கிய ஆய்வுகள் மற்றும் காப்புரிமைத் தகவல்கள் இதோ:
அடுத்த கட்ட உதவி:
உங்களிடம் இருக்கும் இந்த 8 ஆக்சைடுகளின் பெயர்களை வைத்து, ஒரு "Patent Search Report" போலத் தயார் செய்ய வேண்டுமா? அல்லது உங்கள் கண்டுபிடிப்பிற்குத் தொழில்நுட்ப ரீதியாக ஒரு பெயர் (Scientific Name) சூட்ட வேண்டுமா?
(உதாரணமாக: "High-Entropy Octa-Oxide Magnetic Ferrite" போன்ற பெயர்கள் காப்புரிமை விண்ணப்பத்திற்கு வலிமை சேர்க்கும்).