Nowe materiały zastępują magnesy ziem rzadkich
Pierwiastki ziem rzadkich to zbiór siedemnastu pierwiastków w układzie okresowym, obejmujący skand, itr i 15 lantanowców. Posiadają one właściwości magnetyczne i przewodzące, niewystępujące w innych znanych pierwiastkach chemicznych. Obecnie najsilniejsze trwałe magnesy ziem rzadkich wykonane są z neodymu, żelaza i boru. Są one szeroko stosowane w dyskach twardych komputerów oraz w mechanizmach napędowych silników elektrycznych i hybrydowych. Magnesy neodymowe są wykorzystywane również w medycynie, w tym w technologiach obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Popyt na pierwiastki ziem rzadkich rośnie bardzo szybko, ale znakomita większość z nich wydobywana jest w Chinach. Celem projektu EXMAMA (Exploring new magnetic materials from first-principles), finansowanego ze środków UE, było znalezienie praktycznych alternatyw dla pierwiastków ziem rzadkich pod kątem zastosowań wymagających silnych magnesów trwałych. Te nowe, przyjazne środowisku materiały magnetyczne powinny być pozbawione pierwiastków ziem rzadkich, tak by proces ich produkcji nie podlegał ograniczeniom w handlu międzynarodowym. W tym celu naukowcy uczestniczący w projekcie EXMAMA zastosowali podejście oddolne, aby opracować materiały oparte na najnowszych narzędziach teoretycznych. W oparciu o obliczenia ab initio uczeni przeprowadzili systematyczne badanie teoretyczne mikrostruktury i właściwości magnetycznych szeregu różnych materiałów o stabilnym składzie chemicznym. Pomogło to zidentyfikować nowy materiał o właściwościach magnetycznych porównywalnych z właściwościami magnesów ziem rzadkich. Przewidywana temperatura Curie wynosi około 1000 stopni Kelwina. Nowy materiał powinien zatem stanowić alternatywę dla aktualnie stosowanej technologii magnesów z samaru i kobaltu, tworząc niszę dla tych magnesów w dziedzinach, w których wymagana jest duża siła przyciągania magnetycznego oraz wysokie temperatury robocze. Partnerzy projektu EXMAMA z Niemiec, Japonii i Szwajcarii prowadzą aktualnie badania eksperymentalne nad syntezą tych nowych magnesów.
Słowa kluczowe
Magnes ziem rzadkich, magnes trwały, neodym, temperatura Curie
