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Nanocrystalline Permanent Magnets Based on Hybrid Metal-Ferrites

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Lösungen für ein Permanentmagnetproblem

Magnete werden derzeit aus Seltenerdelementen hergestellt, deren Verfügbarkeit gefährdet ist. EU-finanzierte Forscher haben jedoch Alternativen entwickelt, die auf gängigen Elementen und innovativen Herstellungsverfahren basieren.

Industrielle Technologien
Grundlagenforschung

Seltenerdmagnete sind weitaus stärker als Ferritmagnete, was in einer höheren Leistung bei kleineren Motoren führt. Seltenerdelemente – wie Dysprosium, welches in den meisten technischen Magneten verwendet wird – werden allerdings fast ausschließlich in China abgebaut und eine erhöhte lokale Nachfrage hat zu einer erheblichen Reduktion der Exporte in den Rest der Welt geführt. Vor diesem Hintergrund suchten EU-finanzierte Forscher nach Möglichkeiten, um gängige Metalle zu magnetisieren. Insbesondere das Projekt NANOPYME (Nanocrystalline permanent magnets based on hybrid metal-ferrites) war auf die Verwendung von Kohlenstoff-, Kobalt- und Eisennanopartikeln fokussiert, um wiederverwendbare Magnete herzustellen. Die Forscher erzielten über die Synthese neuer Hybridnanokomposite, die auf Metallen und Metall-Ferrit-Oxiden basieren, wesentliche Verbesserungen bei den Ferritmagneteigenschaften. Es wurde ein neues Verfahren mit der Bezeichnung kombinatorische Materialsynthese entwickelt, bei dem die sich ergänzenden magnetischen Eigenschaften von beiden Materialien kombiniert werden, um stärkere Magnete herzustellen. Die neuen Magneten sind im Vergleich zu Seltenerdmagneten, die überzogen werden müssen, um eine schnelle Oxidation zu verhindern, unempfindlich gegenüber einer Luftexposition. Wettbewerbsfähigkeit, Sicherheit, Recycelbarkeit und eine ökoeffiziente Herstellung sind zusätzliche Vorteile, welche den Weg aus dem Labor in die Industrie beflügeln. Um das Potenzial der neu entwickelten Magnetmaterialien zu beweisen, verwendeten die Forscher diese zur Herstellung eines Prototypenmotors im großen Maßstab für ein Elektrofahrrad. Darüber hinaus wurden Hochpräzisionsmotoren entwickelt, die Magnete aus recycelten Magnetabfällen beinhalten. Das Zermahlen von Strontium-Ferrit in ein feines und homogenes Pulver zur Verwendung in Magneten stellte eine der größten Errungenschaften des Projekts dar. Es wurde insbesondere ein neues Verfahren entwickelt, mit dem die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften des anfänglichen Strontium-Ferrit-Pulvers wiederhergestellt und verbessert werden können. Durch NANOPYME wird Europa seine Ressourcen auf konzertierte Art und Weise mobilisieren, um bei der Entwicklung von Permanentmagneten ohne Seltenerdelemente eine Führungsrolle einzunehmen. Die eingerichteten Materialverarbeitungsmethoden werden die Umweltauswirkungen bei der Herstellung von Dauermagneten deutlich verringern.

Schlüsselbegriffe

Permanentmagnet, Seltenerdelemente, NANOPYME, nanokristallin, Metall-Ferrite

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