Механизм насыщения и возможность. конструирования магнита
Одной из основных характеристик магнита является индукция насыщения, то есть предельная плотность магнитного потока в межатомных каналах кристаллической решетки конкретного магнитного материала.
Чем определяется насыщение? Как полнее использовать межатомное пространство для увеличения удельной мощности магнита, снижения его весогабаритных показателей и расхода магнитных материалов? Как обеспечить необходимые плотность энергии и скорость потока для каталитического ослабления межатомных связей и разрушения молекул веществ, попадающих в магнитный поток? И как, наконец, управлять свойствами магнита? Вот круг вопросов, на которые надо ответить, используя новые представления о магнитном потоке.
Насыщение магнита прежде всего ассоциируется с заполнением его внутреннего межатомного пространства магнитным потоком нацело. Ответ на него дан еще в первой книге /1/: чтобы заполнить пространство плотно соприкасающимися друг с другом электрино требуется индукция 6,32∙107 Тл. В настоящее время она недостижима, так как нужно преодолеть их взаимное отталкивание как электрических зарядов одного знака и для этого создать давление 3∙109 атм, до которого сжатьмагнитный поток ныне не под силу. Так что пространство вокруг атомов в кристаллической решетке магнита достаточно свободно, тем более что его размер примерно в 100 раз превосходит размер электрино. Почему же все-таки они не лезут в магнит, если принудительно создать плотность потока больше значения насыщения? Они не идут по причине их взаимного отталкивания. При этом их плотность ограничивает избыточный статический отрицательный заряд атома, так как если принудительно создать динамический-заряд больше статического, то атом с вихрем электрино приобретает избыточный положительный заряд. В этом случае «лишние» электрино взаимоотталкиванием выдавливаются из вихря до установления равновесия положительного заряда вихря с избыточным отрицательным зарядом атома. То есть хотя пространства вокруг атома много, но положительный заряд вихря электрино мешает проникновению «лишних» электрино в него, не пускает, отталкивает, экранирует, запирает вход в канал, который больше не принимает электрино.
Сейчас с этим мирятся, не понимая механизма насыщения, и поэтому экспериментально подбирая материалы в состав магнитных сплавов для увеличения индукции и мощности магнитов. Например, добавляют такие редкоземельные металлы (РЗМ) как неодим и самарий, вкрапленные в магнит хаотично, и тем не менее увеличивающие индукцию. Почему добавление РЗМ дает положительный эффект? Каков принцип их действия? Атомы РЗМ крупнее атомов, например, железа и кобальта, в 2,5…3,0 раза, имеют более просторную, но не коридорную, кристаллическую решетку, более мощный отрицательный избыточный статический заряд и, соответственно – более мощный динамический заряд в виде вихря электрино. Именно поэтому РЗМ реагируют с кислородом при комнатной температуре, с водородом при 200°С, с азотом при 800°С. Скоростные электрино вихрей РЗМ ослабляют межатомные связи молекул указанных газов, частично их нейтрализуя, что позволяет молекулам разрушаться на атомы при невысоких температурах.
Имея мощные вихри электрино, РЗМ обеспечивают и более высокое значение индукции как плотности магнитного потока в магнитных сплавах с примесью РЗМ, чем позволили бы железо и кобальт. Вкрапления доменов РЗМ позволяет получить более мощный магнитный поток электрино, хотя сами РЗМ магнитами не является из-за непроходного типа кристаллической решетки. Но в мелких однодоменных структурах этот недостаток мало сказывается в связи со скважностью малой структуры, высокой проницаемостью магнитного потока в ее коротких межатомных каналах.
Этим свойством – усиление магнитов – обладают также домены других крупных атомов, в том числе, осмия, платины, палладия, по тем же, указанным выше причинам. Поэтому можно применять те вещества, которые удобнее, доступнее и дешевле.
Вместо хаотичного, как в сплавах, расположения доменов можно их располагать послойно холодным способом соединения, увеличивая силы притяжения между доменами путем объединения их вихрей электрино аналогично поверхностному натяжению при конденсации (объединении) капель, например, воды. Тонкие толщиной в несколько микрон слои позволят существенно снизить расход магнитных материалов. Послойное изготовление магнитов также позволит менять его структуру и усиливать индукцию выше значения насыщения, то есть конструировать магнит по своему усмотрению. При этом можно менять следующие свойства магнитного потока: плотность энергии в нужных зонах; скорость потока электрино, что важно для разрушения молекул реагентов (катализа); усиливать концентрацию потока на остриях концентраторов, покрывая их слоем РЗМ; экранировать магнитный поток с помощью слоев (экранов) из РЗМ; подбирать нужное соотношение РЗМ и других магнитных материалов и нужные размеры их доменов, то есть конструировать магнит с заранее заданными свойствами.
Почему РЗМ реагируют с кислородом воздуха (образуют соединения, воспламеняются, взрываются) при нормальных условиях, а, например, платина, обладающая большим вихрем электрино вокруг массивного атома, не реагирует – не окисляется? РЗМ (лантаноиды) состоят из двухслойных овалоидных несферических атомов, видимо, с избытком свободных неструктурных электронов. Поэтому, когда в их зону попадает атом кислорода, идет ФПВР со всеми последствиями для РЗМ. Платина представляет уже трехслойную, причем точно сферическую прочную конструкцию атома, в которой структурные электроны организованно задействованы в электростатическом поле атома, повышая его прочность и усиливая связи с соседями в кристаллической решетке. Такой прочный и прочно удерживаемый атом уже не сорвешь с места для соединения, скажем, с кислородом; а отсутствие свободных электронов исключает ФПВР.
В то же время более мощный, чем в РЗМ, вихрь электрино ослабляет связь атомов веществ, попавших в приповерхностную зону кристаллической решетки платины. Например, кислород и водород на поверхности платины при нормальных условиях реагируют, образуя воду, без пламени, то есть без ФПВР. Этот факт точно указывает на отсутствие свободных (не связанных) электронов. Кстати, он также помогает понять, что при развале молекул кислорода и водорода в этом случае образуются их ионы, которые соединяются в молекулы воды. При этом отдельных, свободных, электронов не образуется. В соответствии с количеством электронов по реакции 2Н2О + О2 =
= 2Н2О имеем 4е + 1е = 5е = 2Ч2е + 1е, то есть каждая молекула воды имеет по два электрона связи, которые находились, до соединения в молекулу, при ионах водорода. А также каждые две молекулы воды имеют еще один электрон их связи между собой в более сложные объединения, в том числе, в триадах пара и монокристаллах жидкой воды.
Поскольку домены РЗМ (в виде порошка РЗМ или порошка магнитов с РЗМ) бурно реагируют с кислородом, их хранят в богатом электронами углеводороде, заливая например, этиловым спиртом, для нейтрализации действия положительно заряженных электрино вихрей. Как видно, такие домены в чистом виде нельзя напылять слоем на подложку из магнитопроводящего материала (сгорят). В то же время, как следует из анализа, удобно напылять домены, например, из платины в виде слоя или нескольких (два-три) слоев для образования мощного магнита с большой индукцией, вместо РЗМ. По нейтрализующе-разрущающему действию на межатомные связи веществ платина должна быть лучше РЗМ, так как у нее мощнее вихри электрино вокруг атомов. По инертности к кислороду она, как видно, тоже лучше, чем РЗМ. Вместо платины могут быть использованы домены рядом стоящих с ней иридия или осмия, а также, возможно, рения, вольфрама и тантала.