Centrum Magnetyczne Wolfsona

Współrzędne :

Członkowie Wolfson Center for Magnetics przed School of Engineering ( Cardiff University )

Wolfson Center for Magnetics ( WCM ) to centrum badawcze i naukowe działające w ramach School of Engineering na Cardiff University .

Badania

WCM to centrum badań, nauczania i transferu technologii w szerokim spektrum magnetyzmu, w tym inżynierii magnetycznej, materiałów magnetycznych, urządzeń magnetycznych i fizyki magnetyzmu.

Badania w ramach WCM koncentrują się na kilku obszarach związanych z wytwarzaniem, charakteryzacją i zastosowaniami materiałów magnetycznych . Zakres działalności badawczej centrum został niedawno poszerzony o kilku nowych pracowników akademickich, co pozwoliło Wolfson Center for Magnetics wykorzystać przewidywany wzrost możliwości badawczych we wspólnych, interdyscyplinarnych projektach dotyczących magnetyzmu i materiałów magnetycznych . Komputerowe wspomaganie projektowania w magnetyce, maszyny elektromagnetyczne, obrazowanie magnetyczne, materiały o wysokiej przepuszczalności, magnetostrykcja , magnetyzm czujniki i siłowniki , materiały nanomagnetyczne, cienkie i wielowarstwowe magnetyczne materiały, materiał magnetyczny do przechowywania danych , teoria i modelowanie materiałów magnetycznych to obszary badań, którymi obecnie zajmuje się centrum.

Podyplomowe projekty badawcze i kontrakty przemysłowe są realizowane przy wsparciu aparatury i obiektów badawczych niedawno zmodernizowanych dzięki dużym inwestycjom infrastrukturalnym.

WCM współpracuje z wiodącymi grupami badawczymi zajmującymi się magnetyzmem w Europie , Azji , Ameryce Północnej i Południowej , Japonii , Chinach , Indiach i Korei . Jej członkowie regularnie uczestniczą w konferencjach , nawiązywaniu kontaktów i wspólnych projektach badawczych zarówno w kraju, jak i za granicą.

Udogodnienia

Wolfson Center for Magnetics posiada w swoich laboratoriach szeroką gamę obiektów, które wspierają działalność badawczą i doradztwo przemysłowe. Bieżące inwestycje, w tym nagroda z EPSRC / EST (JIF) w 2003 roku pomogły w ciągłym doskonaleniu istniejącej infrastruktury oraz przyznany w latach 2005-2006 Strategiczny Fundusz Inwestycji Badawczych (SRIF).

Istniejące obiekty obejmują:

Przykład układu pomiarowego

Właściwości AC i DC

Straty mocy , przepuszczalność , moc pozorna , gęstość strumienia , pole magnetyczne , szum Barkhausena , właściwości magnetostrykcyjne materiałów magnetomagnetycznych miękkich i twardych można mierzyć za pomocą szeregu systemów testowych w warunkach magnesowania stałego , przemiennego i obrotowego. Systemy te umożliwiają testowanie materiałów w szerokim zakresie geometrii od 0,001 Hz do 200 kHz z kontrolowanym arbitralnym przebiegi .

Wyżarzanie naprężeniowe i temperaturowe

Kilka systemów charakteryzacji AC i DC może być używanych z próbką pod obciążeniem (±50 kN ) lub we wcześniej określonej temperaturze (w zakresie od -150 °C do +600 °C przy użyciu komory środowiskowej, pieca laboratoryjnego lub kąpieli olejowej) ).

Charakteryzacja w skali mikro/nano

System obserwacji domenowej o dużym powiększeniu wykorzystuje podłużny i polarny efekt Kerra do dynamicznej obserwacji powierzchniowych struktur domenowych z maksymalną szybkością 1825 klatek na sekundę i maksymalnym powiększeniem 500 razy.

Wibracyjny Magnetometr Próbkowy służy do charakteryzacji prądem stałym warstw magnetycznych , taśm i proszków przy polach magnetycznych do 3 T w zakresie temperatur od 8 K do 1270 K.

System pomiaru właściwości magnetycznych (MPMS) wykonuje charakterystykę prądu stałego z wykorzystaniem próbki poruszającej się ruchem posuwisto-zwrotnym i wykrywania SQUID (nadprzewodnikowe urządzenie do interferencji kwantowej) w celu uzyskania najwyższej rozdzielczości w polach magnetycznych do 5 T.

System Pomiaru Własności Fizycznych (PPMS) umożliwia pomiar zjawisk takich jak efekt magnetokaloryczny, magnetostrykcja i magnetoopór w szerokim zakresie temperatur przy polach magnetycznych do 7 T.

Właściwości magnetyczne w pobliżu powierzchni materiałów magnetycznie miękkich można analizować za pomocą Magneto-Optic Kerr Effect Potter (MOKE), który wykorzystuje poprzeczny efekt Kerra do pomiaru pętli magnetyzacji w próbkach, takich jak folie ferromagnetyczne.

System do produkcji mikrodrutów amorficznych

Wytwarzanie materiałów

Dysponujemy mikrodrutem magnetycznym , który wyposażony jest we wszystkie urządzenia niezbędne do produkcji drutów amorficznych i nanokrystalicznych niepowlekanych i powlekanych szkłem metodą szybkiego hartowania z techniki wytapiania. Pokój zawiera:

  • Jednostka przygotowania stopu wstępnego - pojemność 20-200 g, zapewnia próżnię 10-6 atm lub atmosferę gazu obojętnego. Składa się z komory kwarcowej i połączonego systemu próżniowego Edwards Diffstak. Może być stosowany do wytwarzania prestopów metalicznych zawierających metale ( Fe , Co , Ni ), metaloidy ( P , B , C ) oraz pierwiastki ziem rzadkich .
  • W urządzeniu do przygotowania drutów hartowanych wodą wirującą - służy do przygotowania drutów metalicznych amorficznych i nanokrystalicznych o średnicy przekroju około 125 μm i długości do 100 m.
  • Urządzenie do przygotowania drutów w otulinie szklanej - służy do przygotowania drutów w otulinie szklanej (amorficznej i nanokrystalicznej), o średnicy części metalicznej 1-50 μm i grubości powłoki szklanej 3-15 μm.

Do zasilania wszystkich w/w jednostek wykorzystywana jest nagrzewnica indukcyjna o mocy wyjściowej 5 kW przy częstotliwości pracy do 400 kHz, współpracująca z wieloma głowicami roboczymi i cewkami indukcyjnymi o różnej geometrii.

Modelowanie i symulacja

Centrum wykorzystuje oprogramowanie do projektowania i analizy elektromagnetycznej. Są one wykorzystywane w symulacjach 2D i 3D , takich jak projektowanie i optymalizacja maszyn elektrycznych , ocena nieniszcząca , czujniki i siłowniki, urządzenia z magnesami trwałymi i zastosowania o wysokiej częstotliwości.

Działanie urządzeń elektromagnetycznych

3-fazowy tester transformatorów do charakteryzowania transformatorów produkcyjnych lub symulowanych rdzeni o mocy znamionowej do 15 kVA , napędzanych albo przez transformator stałego napięcia, albo przez wybrane falowniki sterowane komputerowo .

Gama dynamometrów służy do oceny wydajności maszyn wirujących do maksymalnej prędkości 24 000 obr./min i maksymalnej mocy znamionowej 24 kW . Obciążenia zmienne można przykładać za pomocą wiroprądowych lub generatorów prądu stałego .

Szeroki zakres testów emisji elektromagnetycznych i odporności (w tym przewodzone, wypromieniowane, ESD, przepięcia , przerwania, harmoniczne i migotanie ) można przeprowadzić za pomocą zestawu testów EMC, który jest umieszczony w niestandardowych obudowach ekranowanych elektromagnetycznie. Można również ocenić skuteczność ekranowania materiałów arkuszowych w polach magnetycznych prądu stałego i niskich częstotliwości.

Niskie poziomy pola magnetycznego otoczenia są osiągane przy użyciu 5-warstwowej obudowy Mumetal . Do kalibracji nowatorskich czujników magnetycznych można stosować różne układy cewek i wysoce czułe czujniki pola.

Hałas akustyczny emitowany przez urządzenia takie jak transformatory, silniki i siłowniki można mierzyć w półbezechowej komorze akustycznej za pomocą skalibrowanych mikrofonów .

Od lewej do prawej: dr David Grant (wicekanclerz Cardiff University), prof. Jack E. Thompson (pierwszy dyrektor WCM od 1969 do 1990), prof. David Jiles (dyrektor WCM, od 2005 do chwili obecnej) i prof. Anthony J. Moses (dyrektor WCM od 1990 do 2005)

Historia

W 1969 roku grant Fundacji Wolfsona w wysokości 132 000 funtów został przyznany Instytutowi Nauki i Technologii Uniwersytetu Walijskiego (UWIST) na utworzenie centrum badawczego do prowadzenia podstawowych i stosowanych badań nad materiałami magnetycznymi i ich zastosowaniami przemysłowymi. Profesor Jack E. Thompson został mianowany dyrektorem Wolfsona Center for the Technology of Soft Magnetic Materials . Pierwotnym celem było stworzenie unikalnego centrum w Wielkiej Brytanii, zdolnego do konkurowania na poziomie międzynarodowym. Cel ten pozostaje zasadniczo taki sam do dziś. Zakupiono nieruchomość przy Paradzie 30 - ulicy w pobliżu budynków uczelni.

W latach siedemdziesiątych WCM otrzymało uznanie multidyscyplinarnego Centrum Doskonałości od Rady ds. Badań Naukowych , prekursora dzisiejszego EPSRC . Profesor Thompson został mianowany Kierownikiem Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej na University College Cardiff (UCC) i za obopólną zgodą WCM został przeniesiony do UCC.

WCM było gospodarzem drugiej konferencji poświęconej miękkim materiałom magnetycznym (SMM2) w 1975 r., A nazwa centrum została zmieniona na Wolfson Center for Magnetics Technology, odzwierciedlając szerszy zakres wiedzy i działań. Centrum Wolfsona gościło SMM5 w 1985 r., a badania prowadzone w Centrum zostały skomercjalizowane wraz z utworzeniem jednej z pierwszych firm spin-out na uniwersytecie, MR Sensors Ltd., w celu produkcji czujników cienkowarstwowych w Cardiff.

Kiedy UWIST i UCC połączyły się w 1988 roku, Wolfson Center stało się częścią School of Electrical, Electronic and Systems Engineering, która później przekształciła się w Cardiff School of Engineering . Centrum przeniosło się później do swojej obecnej lokalizacji w specjalnie zbudowanych laboratoriach w Queen's Buildings przy Newport Road, co było częścią wartej 30 milionów funtów renowacji budynków inżynieryjnych i naukowych na Cardiff University.

Profesor Thompson przeszedł na emeryturę w 1990 roku, a nowym dyrektorem został profesor Moses . W 1994 r. WCM zostało wyznaczone przez Walijską Agencję Rozwoju jako Centrum Ekspertyz . Wolfson Center było gospodarzem kolejnej ważnej międzynarodowej konferencji, International Symposium on Non-Linear Electromagnetics (ISEM) w 1995 roku.

W 1999 r. Centrum Wolfsona otrzymało duże fundusze rządowe w wysokości 1,3 miliona funtów w ramach Wspólnego Funduszu Infrastruktury (JIF) na rozbudowę i ulepszenie obiektów oraz umożliwienie personelowi badawczemu Centrum prowadzenia nowatorskich badań magnetycznych w następnej dekadzie.

Prof. AJ Moses (pierwszy od lewej) i królowa Elżbieta II (druga od prawej)

W 2000 roku królowa Elżbieta II odwiedziła Cardiff University i zobaczyła także pewną działalność WCM.

W 2001 roku Wolfson Centre było gospodarzem pierwszych brytyjskich Joint Magnetics Workshop (JMW) nowego tysiąclecia i zostało zatwierdzone jako jedno z 20 Centrów Doskonałości w zakresie Technologii i Współpracy Przemysłowej (CETIC) w Walii . W styczniu 2003 roku nastąpiło oficjalne otwarcie nowych obiektów Wolfson Center powstałych w wyniku zainwestowania 1,3 miliona funtów w ramach Joint Infrastructure Fund.

W 1995 roku WCM była gospodarzem konferencji ISEM podczas swojej pierwszej wizyty w Europie.

W dniu 14 maja 2003 r. prof. AJ Moses otrzymał tytuł doktora honoris causa Politechniki Lubelskiej (LUT). Było to po części wyrazem uznania dla silnej współpracy Politechniki Śląskiej z innymi Instytutami Polskimi i WCM, która rozpoczęła się w 1985 roku.

W czerwcu 2004 Wolfson Center było gospodarzem Piątej Europejskiej Konferencji Czujników i Siłowników Magnetycznych (EMSA).

W sierpniu 2005 nowym dyrektorem mianowano profesora Davida Jilesa, a nazwę ośrodka zmieniono na obecną nazwę Wolfson Center for Magnetics, aby lepiej odzwierciedlała zakres działań podejmowanych w ramach ośrodka, który obejmuje nie tylko technologię magnetyczną, ale również podstawowe naukowe aspekty magnetyzmu.

W latach 2005-2006 WCM otrzymało Strategiczny Fundusz Inwestycyjny w Badania (SRIF) (1,5 miliona funtów).

Teraźniejszość i przyszłość

WCM jest wielonarodowym centrum, a jego członkowie pochodzą z różnych krajów świata: Bangladeszu , Brazylii , Birmy , Chin , Francji , Niemiec , Ghany , Grecji , Indii , Iraku , Japonii , Libanu , Polski , Rumunii , RPA , Hiszpanii , Turcji , Wielka Brytania , Ukraina , Tajlandia i Stany Zjednoczone .

Cardiff University planuje dalszą poważną rozbudowę WCM w celu zwiększenia liczby wydziałów zajmujących się magnetyką i dalszego ulepszania istniejących obiektów badawczych. Ekspansja skupi się na aspektach magnetyzmu związanych z energią, opieką zdrowotną, magnesami w nanoskali, czujnikami. Należą do nich: masowe twarde materiały magnetyczne, materiały o wysokiej częstotliwości, materiały niskowymiarowe (mikro i nano), struktury magnetyczne w nanoskali, magnetyczne metody oceny nieniszczącej oraz biomedyczne zastosowania magnetyków.

Po ukończeniu Wolfson Center for Magnetics będzie jednym z największych i najlepiej wyposażonych ośrodków badawczych w dziedzinie magnetyzmu w Europie.

W 2007 WCM był gospodarzem konferencji Soft Magnetic Materials Conference (SMM18), aw 2008 będzie gospodarzem warsztatów 1&2DM .

Ludzie

na podstawie badań prowadzonych w WCM nadano ponad 150 stopni wyższych . Przez lata w WCM pracowało i pracuje wielu naukowców o międzynarodowej renomie:

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wolfson_Centre_for_Magnetics&oldid=1132235968 ”