Was ist der stärkste Magnet der Welt?

Magnetismus ist eine unsichtbare Kraft, die in allen Arten von Magneten vorhanden ist, von den einfachsten, die am Kühlschrank haften, bis hin zu den raffiniertesten medizinischen Geräten wie der Magnetresonanztomographie (MRT). Im Laufe der Geschichte hat die Menschheit an verschiedenen Projekten zur Verbesserung von Magneten gearbeitet und so den technologischen Fortschritt vorangetrieben. Aber, was ist der stärkste Magnet der Welt von allen?

Die Antwort ist nicht so einfach, wie es scheint, da es davon abhängt, ob wir über kommerziell erhältliche Magnete oder über Supermagnete sprechen, die in wissenschaftlichen Labors zu Forschungszwecken geschaffen wurden.

Im Folgenden erklären wir alles, was Sie wissen müssen, um zu verstehen, warum ein Magnet der stärkste Magnet der Welt ist und welche Eigenschaften er haben muss. Die Grundlage all dessen ist der Magnetismus, eine der vier fundamentalen Naturkräfte und eine Manifestation der elektromagnetischen Kraft.

Was ist ein Magnet?

Ein Magnet ist ein Objekt mit der Fähigkeit, ein Magnetfeld um sich herum zu erzeugen. Dieses Feld ist verantwortlich für die Anziehungs- oder Abstoßungskraft, die andere magnetische Materialien oder Magnete erfahren.

Der Schlüssel eines Magneten liegt in der Bewegung seiner Elektronen. In allen Materialien bewegen sich Elektronen ständig um den Atomkern (Orbitale) und drehen sich um sich selbst (Spin). Diese Bewegungen elektrischer Ladung erzeugen kleine Magnetfelder auf atomarer Ebene. Stellen Sie sich jedes Elektron als einen winzigen Magneten vor.

In nichtmagnetischen Materialien (wie Holz oder Kunststoff) sind diese kleinen internen Magnetfelder zufällig ausgerichtet und heben sich gegenseitig auf, wodurch das Material neutral, d.h. nichtmagnetisch, wird.

In magnetischen Materialien (ferromagnetische Materialien, wie Eisen, Nickel und Kobalt) ermöglicht die atomare Struktur, dass große Gruppen dieser atomaren Felder, sogenannte magnetische Domänen, sich in die gleiche Richtung ausrichten. Wenn die meisten dieser Domänen gleichmäßig ausgerichtet sind, wird das Material zu einem Magneten. Dieser Ausrichtungsprozess, Magnetisierung genannt, erfordert, dass das Material einem starken externen Magnetfeld ausgesetzt wird.

Magnetische Pole eines Magneten

Jeder Magnet hat zwei klar definierte Enden, die Pole genannt werden: den Nordpol (N) und den Südpol (S). Die magnetische Kraft ist an diesen Polen am stärksten. Eine Grundregel des Magnetismus, und als gängiges Sprichwort bekannt, lautet:

• Gegensätzliche Pole ziehen sich an: Nord zieht Süd an (N →← S).

• Gleiche Pole stoßen sich ab: Nord stößt Nord ab (N ←→ N) und Süd stößt Süd ab (S ←→ S).

Dies ist die gleiche Funktionsgrundlage des Kompasses, dessen magnetischer Nordpol vom magnetischen Südpol der Erde (der sich in der Nähe des geografischen Nordpols befindet) angezogen wird. Es ist unmöglich, einen einzelnen Pol zu isolieren; wenn man einen Magneten in der Mitte durchschneidet, entwickelt jede Hälfte sofort ein neues Polpaar. Daher sagt man, dass es keine magnetischen Monopole gibt.

Unterschiede zwischen Magnet und Magnetfeld

Das Verständnis dieses Unterschieds ist wesentlich, um die Physik hinter dem stärksten Magnete zu verstehen.

• Der Magnet (die Ursache). Der Magnet ist das physische Objekt, das Material (ein Ferritstab, eine Neodymscheibe), das als Quelle wirkt, die den Magnetismus erzeugt. Es ist ein Objekt, das durch seine Masse (Materiemenge), Form und Zusammensetzung (woraus die Materie besteht) messbar ist.

• Das Magnetfeld (der Effekt und das Maß). Das Magnetfeld ist der unsichtbare Einflussbereich, der den Magneten umgibt. Es ist die Art und Weise, wie sich die magnetische Kraft im Raum manifestiert. Das Magnetfeld wird durch Flusslinien dargestellt, die vom Nordpol austreten und in den Südpol eintreten. Durch dieses Feld übt der Magnet aus der Ferne Kraft auf andere Objekte aus.

Um die Stärke des stärksten Magneten zu messen, messen wir die Intensität seines Magnetfeldes in Tesla (T). Ein Tesla ist die SI-Einheit für die magnetische Flussdichte. Um es ins Verhältnis zu setzen:

• Magnetfeld der Erde: ≈ 0.00005 T

• Gewöhnlicher Kühlschrankmagnet: ≈ 0.001 T

• Krankenhaus-MRT-Gerät: ≈ 1.5 T bis 3 T

Arten von Magneten: Was ist der stärkste Magnet der Welt?

Die Stärke, die Kosten und die Verwendung von Magneten hängen von ihrer Zusammensetzung ab. Es gibt drei Hauptkategorien, die uns direkt zur Identifizierung führen, was der stärkste Magnet der Welt ist.

1. Permanentmagnete (Die konstante Kraft). Sie behalten ihren Magnetismus fast unbegrenzt bei. Die stärksten Permanentmagnete, die im Handel erhältlich sind, sind Seltenerdmagnete. Die beiden Arten von Seltenerdmagneten sind Neodym- und Samarium-Kobalt-Magnete:

      • Neodym (NdFeB): Sie bestehen aus Neodym, Eisen und Bor. Sie sind bei weitem die stärksten kommerziell erhältlichen Permanentmagnete. Ihre Stärke ist erstaunlich im Verhältnis zu ihrer Größe (hohe maximale Energieprodukte, gemessen in MegaGauss Oersted, MGOe). Sie werden nach Güteklassen (N35 bis N52) eingestuft, wobei N52 die stärkste und der aktuelle Standard für den stärksten Magneten, den Sie kaufen können, ist. Beide Modelle sind bei Green Stuff World für Bastelarbeiten und zur Verwendung in Miniaturen erhältlich.

      • Samarium-Kobalt (SmCo): Weniger stark als Neodym bei Raumtemperatur, aber mit überlegener Temperaturbeständigkeit (bis zu ≈ 350 °C). Sie sind entscheidend in der Luft- und Raumfahrt sowie militärischen Anwendungen, wo Hitze ein begrenzender Faktor ist.

2. Temporäre Magnete (Induzierter Magnetismus). Dies sind Materialien, die nur dann Magnetismus zeigen, wenn sie in Gegenwart eines starken externen Magnetfeldes (wie einem Permanentmagneten oder einem Elektromagneten) sind. Im Gegensatz zu Permanentmagneten verlieren sie den Großteil ihres Magnetismus schnell, wenn das externe Feld verschwindet. Ein klares Beispiel ist der Eisennagel oder die Büroklammer. Diese haften stark an einem Magneten, aber wenn man sie trennt, behalten sie nicht die Fähigkeit, andere Objekte von selbst anzuziehen.

3. Elektromagnete (Die kontrollierte und extreme Kraft). Ein Elektromagnet erzeugt ein Magnetfeld aus einem elektrischen Strom, der durch eine Drahtspule fließt.

      • Vorteil: Seine Stärke kann leicht gesteuert werden, indem der Strom variiert wird, und er kann aktiviert oder deaktiviert werden.

      • Leistung: Da sie mit massiven Strömen versorgt werden, können sie Magnetfelder erzeugen, die jeden Permanentmagneten bei weitem übertreffen. Der stärkste Magnet der Welt ist absolut gesehen eine Art Elektromagnet.

Also, was ist der stärkste Magnet der Welt?

Wie bereits erwähnt, hat die Antwort auf diese Frage zwei Dimensionen: der kommerzielle Champion und der absolute Champion.

1. Der stärkste kommerzielle Magnet

Auf dem ersten Platz der Rangliste der stärksten kommerziellen Magnete steht der Neodym-Magnet. Konkret der Neodym-Magnet N52, die stärkste existierende Güteklasse, da er die höchste magnetische Flussdichte bietet. Ein kleiner Neodym-Würfel dieser Güteklasse kann das Tausendfache seines eigenen Gewichts heben. Seine Stärke beruht auf der kristallinen Struktur des Neodyms, die eine hohe magnetische Anisotropie aufweist, d.h. sie besitzt eine sehr starke und stabile bevorzugte Richtung für ihren Magnetismus sowie einen großen Widerstand gegen die Fehlausrichtung ihrer magnetischen Domänen.

Dies ermöglicht eine immense Magnetisierung. Aufgrund dieser intensiven Kraft müssen große Neodym-Magnete jedoch mit äußerster Vorsicht gehandhabt werden. Wenn zwei Magnete einer bestimmten Größe kollidieren, können sie zerbrechen, Fragmente mit hoher Geschwindigkeit wegschleudern oder Finger oder andere Körperteile mit ausreichend Druck zerquetschen, um schwere Verletzungen zu verursachen.

2. Der stärkste Magnet im wissenschaftlichen Bereich

Der industrielle und eigentlich absolute Champion in Bezug auf die Magnetfeldintensität ist ein Magnet, der als supraleitender Hybrid-Elektromagnet bekannt ist. Er befindet sich im National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) in Florida, USA.

      • Dauerrekord: Dieser Magnet erreichte eine konstante Magnetfeldintensität von 45 Tesla. Er kombiniert eine externe Spule aus supraleitendem Material, die das Hintergrundmagnetfeld erzeugt, mit einer internen Kupferspule, die eine große Energiemenge erhält, um das extreme Magnetfeld zu erzeugen.

      • Pulsrekord: Im Los Alamos National Laboratory (LANL) wurden "nicht-zerstörende" Magnetfelder von bis zu 100 Tesla und in zerstörenden Experimenten sogar noch größere Felder (Hunderte von Tesla) erreicht, aber diese dauern nur Sekundenbruchteile.

45 Tesla ist das intensivste vom Menschen erzeugte dauerhafte Magnetfeld und ist etwa eine Million Mal stärker als das Erdmagnetfeld, womit es als der stärkste Magnet konstant bekannt ist. Aber natürlich ist diese Art von Magneten nicht für kommerzielle Zwecke erhältlich, weshalb der stärkste Magnet, den Sie für den persönlichen Gebrauch finden können, der Neodym-Magnet ist.

Was ist Neodym?

Neodym ist ein chemisches Element mit dem Symbol Nd und der Ordnungszahl 60. Es gehört zur Gruppe der Lanthaniden und wird als Seltenerdmetall klassifiziert, obwohl es in der Erdkruste häufiger vorkommt, als der Begriff vermuten lässt. Es wurde erstmals Ende des 19. Jahrhunderts durch die Trennung einer früheren Substanz namens Didymium identifiziert. Trotz seiner relativ hohen natürlichen Häufigkeit kommt Neodym nie in reiner metallischer Form vor, sondern ist immer in Mineralverbindungen gebunden.

Geologisch gesehen kommt Neodym in Seltenerdmineralien wie Monazit und Bastnäsit vor, wo es mit mehreren anderen Lanthanidenelementen vermischt ist. Die Gewinnung von Neodym erfordert einen komplexen Raffinationsprozess, der das Zerkleinern des Minerals, eine chemische Behandlung und fortschrittliche Trennverfahren wie Ionenaustausch oder Lösungsmittelextraktion umfasst, um das Metall in einer nutzbaren Form zu isolieren. Mit der steigenden globalen Nachfrage nach fortschrittlichen Technologien wächst auch die Bedeutung der Neodymgewinnung und -verarbeitung.

Eine seiner wertvollsten Anwendungen ist die Herstellung von hochfesten Permanentmagneten, insbesondere in Legierungen mit Eisen und Bor. Diese Magnete sind für viele moderne Technologien von entscheidender Bedeutung, darunter Elektromotoren für Fahrzeuge, Windkraftanlagen, Festplatten, Kopfhörer und Hochleistungs-Audiosysteme. Neodym wird auch im Bereich der Optik und Laser eingesetzt, insbesondere in Geräten, die eine präzise Lichtemission erfordern, wie medizinische Laser oder wissenschaftliche Instrumente.

Obwohl Neodym häufiger vorkommt als einige unedle Metalle, ist seine Verteilung ungleichmäßig und seine Verarbeitung schwierig, was ihm strategische Bedeutung verleiht. Der Großteil der weltweiten Produktion konzentriert sich auf wenige Länder, wobei China der führende Lieferant ist. Damit ist Neodym nicht nur ein technologisch wichtiges Element, sondern auch ein entscheidender Faktor in Diskussionen über Materialsicherheit und nachhaltige industrielle Entwicklung.

Neodym-Magnet bei Green Stuff World

Im Online-Modellbau-Shop von Green Stuff World führen wir eine große Auswahl an Neodym-Magneten für Bastelarbeiten und Modellbau. Der Durchmesser unserer N52- und N53-Magnet variiert zwischen 8 und 2 Millimetern. Auch die Dicke kann zwischen 0,5 und 2,5 Millimetern variieren. Darüber hinaus umfasst diese Kategorie rotierende Magnete zur Ausstellung von Raumschiffen, zur Detailgestaltung in einem Diorama oder für jede andere Verwendung, die Ihnen in jedem anderen Projekt einfällt.

Schließlich bieten wir auch RC-Karosserie-Magnete an, die das Anbringen und Trennen dieses Teils des Autos erleichtern, was in dieser Disziplin für die Durchführung der entsprechenden Reparaturen nach jedem Rennen sehr notwendig ist. Dank der großen magnetischen Kraft dieses Materials ist es nicht mehr notwendig, die Karosserie wie früher zu verschrauben, was den Prozess viel mühsamer machte.

Wenn Sie also den stärksten Magneten der besten Qualität auf dem Markt erwerben möchten, vergessen Sie nicht, einen Blick in den GSW-Katalog zu werfen, wo Sie auch viele weitere Materialien für Bastelarbeiten und Dioramen finden, von Acrylfarben bis hin zu Klebstoffen, über alle Arten von Spachtelmassen und Resin-Bits.