Tag: chiến tranh nga ukraina

Tổng thống Volodymyr Zelensky ngày 23/2 cho biết ông chưa sẵn sàng ký vào đề xuất mới nhất của Mỹ, theo đó Ukraine phải trả 500 tỷ USD cho Washington bằng doanh thu từ tài nguyên thiên nhiên khoáng sản, vì theo kế hoạch này thì Ukraine phải mất 250 năm mới trả đủ.

"Tôi sẽ không ký một thỏa thuận mà 10 thế hệ người Ukraine sau này phải gánh nợ", ông Zelensky nói tại Diễn đàn Ukraine: Năm 2025 diễn ra ở Kiev

Đất hiếm là gì?

Đất hiếm là một nhóm gồm 17 nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, bao gồm 15 nguyên tố thuộc nhóm Lantan (Lantan đến Luteti) cùng với Scandi và Ytri. Chúng có tính chất hóa học tương tự nhau và thường được tìm thấy trong cùng một loại quặng.

Ứng dụng của đất hiếm

Đất hiếm có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao, bao gồm:

• Công nghệ điện tử: Dùng trong sản xuất màn hình điện thoại, tivi, nam châm vĩnh cửu trong loa và tai nghe.
• Công nghiệp năng lượng: Là thành phần quan trọng trong pin xe điện, tuabin gió, và các loại pin sạc công suất cao.
• Quân sự: Dùng trong hệ thống radar, dẫn đường, và công nghệ tàng hình.
• Y tế: Một số nguyên tố đất hiếm được dùng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa (MRI) và điều trị ung thư.

Trữ lượng và khai thác

Các nước có trữ lượng đất hiếm lớn bao gồm:

• Trung Quốc (chiếm khoảng 60-70% sản lượng khai thác toàn cầu).
• Mỹ, Úc, Nga, Việt Nam và một số nước khác cũng có trữ lượng đáng kể.

Việt Nam là một trong những quốc gia có tiềm năng đất hiếm lớn, đặc biệt tại các tỉnh như Lai Châu, Lào Cai, và Yên Bái.

Thách thức và vấn đề môi trường

Việc khai thác và chế biến đất hiếm thường gây ô nhiễm nặng do sử dụng hóa chất độc hại. Bên cạnh đó, đất hiếm còn là một yếu tố quan trọng trong cuộc cạnh tranh công nghệ và địa chính trị giữa các nước lớn.

Hãy thử tìm hiểu sâu hơn về một ứng dụng của đất hiếm, ví dụ như trong công nghệ pin xe điện

1. Đất hiếm có trong loại pin xe điện nào?

Pin xe điện chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ phổ biến:

• Pin lithium-ion (Li-ion): Phổ biến nhất trong xe điện, không nhất thiết chứa đất hiếm nhưng có thể sử dụng các kim loại khác như niken, coban, mangan.
• Pin nickel-metal hydride (NiMH): Có trong các dòng xe hybrid như Toyota Prius và có chứa đất hiếm như lantan và xeri.

Các nguyên tố đất hiếm phổ biến trong pin xe điện:

2. Đất hiếm không chỉ có trong pin mà còn ở động cơ xe điện

Phần quan trọng nhất của xe điện sử dụng đất hiếm không phải là pin mà là động cơ điện.

• Nam châm vĩnh cửu trong động cơ điện thường chứa Neodymium (Nd), Dysprosium (Dy) và Terbium (Tb) để tạo ra mô-men xoắn cao và giúp xe chạy hiệu quả.
• Những nguyên tố này giúp giảm kích thước động cơ mà vẫn duy trì công suất mạnh.

Lưu ý: Một số nhà sản xuất như Tesla đang phát triển động cơ không sử dụng nam châm đất hiếm để giảm sự phụ thuộc vào chúng.

3. Xu hướng và tương lai

• Giảm phụ thuộc vào đất hiếm: Các công ty như Tesla, BMW đang nghiên cứu loại pin và động cơ không cần đất hiếm.
• Tái chế đất hiếm: Nhiều nghiên cứu đang tập trung vào việc tái chế đất hiếm từ pin cũ và động cơ điện để giảm tác động môi trường.
• Công nghệ pin mới: Các loại pin thể rắn (solid-state battery) có thể thay thế pin hiện tại và không cần sử dụng đất hiếm

Cơ chế hoạt động của Neodymium trong nam châm vĩnh cửu

1. Tổng quan về nam châm vĩnh cửu Neodymium (NdFeB)

Nam châm Neodymium (NdFeB) là loại nam châm mạnh nhất hiện nay, gồm ba thành phần chính:

• Neodymium (Nd) – Nguyên tố đất hiếm chính giúp tăng lực từ.
• Sắt (Fe) – Đóng vai trò làm nền tảng, tạo nên cấu trúc từ tính.
• Bo (Boron - B) – Giúp giữ cấu trúc tinh thể ổn định, duy trì tính từ lâu dài.

Ngoài ra, một số nguyên tố như Dysprosium (Dy) và Terbium (Tb) có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chịu nhiệt.

2. Cơ chế từ tính của Neodymium trong nam châm vĩnh cửu

Tính chất từ của nam châm Neodymium đến từ cấu trúc electron của nguyên tử Neodymium và cách chúng tương tác với các nguyên tử khác trong hợp chất Nd₂Fe₁₄B.

(a) Sự định hướng spin điện tử

• Trong Neodymium, các electron ở lớp vỏ ngoài (đặc biệt là electron lớp 4f) có spin chưa ghép đôi.
• Những spin này tương tác mạnh với các nguyên tử Fe lân cận, tạo ra một trường từ mạnh.
• Do hiệu ứng trao đổi từ, tất cả các spin trong vật liệu được căn chỉnh theo cùng một hướng, tạo ra một mômen từ mạnh.

(b) Tính dị hướng tinh thể cao

• Cấu trúc tinh thể của Nd₂Fe₁₄B có một trục dễ từ hóa.
• Điều này có nghĩa là một khi nam châm được từ hóa, các mômen từ sẽ rất khó thay đổi hướng, giúp giữ tính từ lâu dài.

(c) Hiệu ứng khóa từ (Magnetic Anisotropy)

• Neodymium có năng lượng khóa từ rất cao, tức là cần một lượng năng lượng lớn để đảo ngược hướng từ trường.
• Điều này giúp nam châm giữ từ tính ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt.

3. Ứng dụng của nam châm Neodymium trong xe điện

Trong xe điện, nam châm NdFeB được sử dụng trong động cơ điện có nam châm vĩnh cửu (PMSM - Permanent Magnet Synchronous Motor).

• Giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn nhờ lực từ mạnh và kích thước nhỏ gọn.
• Cải thiện hiệu suất và giảm tiêu hao năng lượng so với động cơ không có nam châm vĩnh cửu.
• Một số công ty như Tesla đang tìm cách thay thế hoặc giảm lượng Neodymium để tránh phụ thuộc vào đất hiếm.

4. Nhược điểm và thách thức

• Mất tính từ ở nhiệt độ cao: Nam châm Neodymium có thể mất từ tính nếu nhiệt độ vượt quá 80-200°C (tùy loại).
• Khan hiếm và đắt đỏ: Neodymium chủ yếu được khai thác ở Trung Quốc, làm tăng nguy cơ thiếu hụt nguồn cung.
• Tác động môi trường: Quá trình khai thác và xử lý Neodymium gây ô nhiễm nước và đất.

Kết luận về đất hiếm

1. Vai trò quan trọng: Đất hiếm là nhóm nguyên tố không thể thiếu trong công nghệ hiện đại, đặc biệt trong sản xuất pin xe điện, động cơ điện, nam châm vĩnh cửu, và các thiết bị điện tử tiên tiến.

2. Ứng dụng rộng rãi: Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như năng lượng tái tạo, quốc phòng, y tế và công nghiệp điện tử.

3. Thách thức về khai thác và cung ứng:

   • Phần lớn trữ lượng đất hiếm tập trung ở một số ít quốc gia, đặc biệt là Trung Quốc, gây ra rủi ro về nguồn cung.
   • Quá trình khai thác và chế biến đất hiếm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

4. Xu hướng tương lai:

   • Các công ty đang tìm cách giảm phụ thuộc vào đất hiếm, đặc biệt là trong động cơ xe điện.
   • Tái chế đất hiếm từ các sản phẩm cũ đang được nghiên cứu để giảm áp lực khai thác.
   • Sự phát triển của công nghệ pin mới có thể thay thế một số nguyên tố đất hiếm trong tương lai.

Tóm lại, đất hiếm là nguồn tài nguyên chiến lược, đóng vai trò quan trọng trong công nghệ hiện đại nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức về khai thác, cung ứng và bảo vệ môi trường. Nhưng cũng có thể nói, trong tương lai gần (10 - 20 năm nữa) đất hiếm giữ vai trò không thể thiếu, là huyết mạch của kinh tế hiện đại cũng như kỷ nguyên AI hiện nay.