Dalam lanskap teknologi kita yang berkembang pesat, bahan magnetik berfungsi sebagai komponen fungsional penting di berbagai industri termasuk manufaktur, perawatan kesehatan, elektronik, dan energi. Di antara ini, magnet permanen neodymium besi boron (NdFeB), umumnya disebut magnet neodymium, berkuasa dengan sifat magnetiknya yang luar biasa seperti produk energi dan koersivitas yang tinggi, sehingga mendapatkan gelar "Raja Magnet." Namun, kekuatannya yang luar biasa juga menghadirkan tantangan keselamatan yang signifikan. Laporan ini memberikan pemeriksaan mendalam tentang sifat magnetik, aplikasi, risiko keselamatan, dan tren pengembangan di masa depan dari magnet neodymium, yang menawarkan panduan teknis dan rekomendasi keselamatan yang komprehensif untuk peneliti, insinyur, dan masyarakat umum.

Bahan magnetik dapat menghasilkan medan magnet atau merespons medan magnet eksternal. Mereka diklasifikasikan menjadi magnet permanen (mempertahankan magnetisme setelah magnetisasi) dan magnet lunak (mudah dimagnetisasi dan didemagnetisasi).

Magnetisme berasal dari gerakan elektron di dalam bahan. Baik putaran elektron maupun gerakan orbital menghasilkan momen magnetik, yang susunannya menentukan magnetisme bahan:

• Paramagnetisme: Penjajaran momen magnetik acak menghasilkan magnetisasi lemah di bawah medan eksternal yang hilang saat dihilangkan.
• Diamagnetisme: Gerakan orbital elektron menginduksi momen magnetik yang berlawanan di bawah medan eksternal.
• Ferromagnetisme: Domain magnetisasi spontan dengan momen yang sejajar menghasilkan magnetisme yang kuat.
• Ferrimagnetisme: Momen magnetik yang berlawanan yang tidak sama dari ion yang berbeda menciptakan magnetisme bersih.
• Antiferromagnetisme: Momen magnetik yang berlawanan yang sama menghasilkan magnetisme bersih nol.

Magnet neodymium termasuk dalam magnet permanen tanah jarang, terutama terdiri dari neodymium (Nd), besi (Fe), dan boron (B). Kinerja mereka yang luar biasa berasal dari struktur kristal dan elektronik yang unik:

Magnet neodymium menampilkan sistem kristal tetragonal dengan anisotropi magnetokristalin yang tinggi, yang berarti arah magnetisasi yang disukai di sepanjang sumbu kristal tertentu (biasanya sumbu-c).

Cangkang elektron 4f neodymium yang belum terisi menghasilkan momen magnetik yang substansial, sementara besi berkontribusi pada momen tambahan. Interaksi pertukaran yang kuat antara elemen-elemen ini menciptakan penyelarasan magnetik yang teratur, dengan boron menstabilkan struktur kristal.

Parameter utama mengkarakterisasi magnet neodymium:

• Remanensi (Br): Induksi magnetik sisa setelah penghapusan medan eksternal.
• Koersivitas (Hcb): Kekuatan medan balik yang diperlukan untuk demagnetisasi.
• Koersivitas Intrinsik (Hcj): Kekuatan medan untuk mengurangi polarisasi magnetik menjadi nol.
• Produk Energi Maksimum (BH)max: Nilai puncak dari produk B×H pada kurva demagnetisasi.
• Suhu Curie (Tc): Suhu di mana magnetisme hilang.

Magnet neodymium dinilai berdasarkan produk energi (misalnya, N35-N52), dengan angka yang lebih tinggi menunjukkan magnetisme yang lebih kuat. Sufiks menunjukkan ketahanan suhu (SH=150°C, UH=180°C, EH=200°C).

Gaussmeter atau teslameter mengukur medan magnet menggunakan efek Hall atau efek magnetoresistansi:

Tegangan yang dihasilkan tegak lurus terhadap arah arus dan medan, sebanding dengan kekuatan medan.

Perubahan resistivitas material di bawah medan magnet.

Catatan: Kinerja aktual tergantung pada bentuk, ukuran, nilai, suhu, dan lingkungan.

• Motor/Generator: Tingkatkan efisiensi dan kepadatan daya pada servo, turbin angin, dll.
• Sensor: Tingkatkan sensitivitas pada detektor posisi/kecepatan.
• Kopling Magnetik: Aktifkan transmisi daya tanpa kontak.

• Sistem MRI: Menghasilkan medan pencitraan yang kuat.
• Perangkat Terapi: Digunakan dalam aplikasi pereda nyeri.

• Peralatan Audio: Kritis untuk speaker dan headphone berkualitas tinggi.
• Mikrofon: Tingkatkan sensitivitas dan kejernihan sinyal.

• Mainan/Alat Tulis: Aktifkan desain inovatif dalam teka-teki dan alat magnetik.
• Perhiasan: Gabungkan mode dengan potensi manfaat terapeutik.

Gaya tarik yang kuat dapat menyebabkan cedera parah. Tindakan perlindungan meliputi penggunaan alat, sarung tangan, dan protokol isolasi untuk magnet besar.

Medan yang kuat dapat mengganggu perangkat seperti ponsel dan kartu kredit. Pertahankan jarak aman atau terapkan pelindung.

Medan magnet dapat mengganggu perangkat jantung. Tanda peringatan harus dipasang di area publik.

Magnet kecil menimbulkan risiko perforasi usus jika tertelan. Jauhkan dari jangkauan anak-anak dan amankan dalam produk.

Suhu tinggi menurunkan sifat magnetik. Pilih nilai suhu yang sesuai dan solusi pendinginan.

Difusi batas butir (menambahkan dysprosium/terbium) dan teknologi nanokristalin bertujuan untuk meningkatkan koersivitas dan kepadatan energi.

Pemotongan laser dan deposisi film tipis memungkinkan magnet yang lebih kecil untuk mikroelektronik dan implan medis.

Lapisan canggih (nikel, epoksi) dan paduan (dengan aluminium/tembaga) meningkatkan daya tahan.

Proses manufaktur yang dipersingkat dan inisiatif daur ulang mengurangi dampak lingkungan.

Kekuatan magnet neodymium yang tak tertandingi mendorong inovasi teknologi tetapi menuntut protokol keselamatan yang ketat. Kemajuan di masa depan akan fokus pada pengoptimalan kinerja sambil mengatasi masalah lingkungan dan keselamatan melalui terobosan ilmu material dan praktik rekayasa yang bertanggung jawab.