Soluzioni al problema dei magneti permanenti
I magneti permanenti sono molto più forti rispetto a quelli in ferrite, con conseguenti maggiori prestazioni, in relazione a motori più piccoli. Tuttavia, gli elementi delle terre rare – come il disprosio necessario in molti magneti tecnologici – sono quasi esclusivamente estratti in Cina, e una maggiore domanda locale ha portato a una drastica riduzione delle esportazioni verso il resto del mondo. In questo contesto, i ricercatori finanziati dall’UE hanno cercato dei modi per migliorare le proprietà magnetiche dei materiali magnetici tradizionali, tramite nuove conoscenze nelle nanoscienze e gli ultimi avanzamenti delle nanotecnologie. In particolare, il progetto NANOPYME (Nanocrystalline permanent magnets based on hybrid metal-ferrites) ha posto la propria attenzione sull’utilizzo di ferriti migliorati e nanoparticelle metalliche per realizzare dei magneti riutilizzabili. Questo approccio permetterà la sostituzione parziale dei controversi magneti a base di terre rare. I ricercatori hanno raggiunto un significativo miglioramento delle proprietà magnetiche relative alla ferrite, sintetizzando nanocompositi ibridi innovativi a base di metalli e ossidi metallici di ferrite. È stata sviluppata una tecnica chiamata sintesi combinatoria, la quale unisce le proprietà magnetiche complementari di entrambi i materiali per produrre magneti più potenti rispetto ai ferriti tradizionali. Il progetto ha prodotto una richiesta di brevetto (P201600092): Microcomposite Permanent Magnet Material without Rare-Earths and Production Method. I nuovi magneti non sono sensibili all’esposizione dell’aria, a differenza degli elementi delle terre rare, che devono essere rivestiti per evitare una rapida ossidazione. Competitività, sicurezza, riciclabilità e produzione eco-efficiente costituiscono ulteriori vantaggi, che spingono il passaggio dal laboratorio all’industria. Per dimostrare il potenziale dei materiali magnetici di nuova concezione, i ricercatori li hanno utilizzati per produrre un prototipo di motore in scala per uno scooter elettrico. Inoltre, sono stati sviluppati dei motori a elevata precisione, incorporando dei magneti realizzati da rifiuti magnetici riciclati. La macinazione della ferrite di stronzio in una polvere fine e omogenea, per l’utilizzo nei magneti, è stato uno dei principali risultati del progetto. Nello specifico, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo processo che permette il recupero e il miglioramento delle proprietà magnetiche originali delle polveri sia a base di stronzio che di cobalto-ferrite. Attraverso il progetto NANOPYME, l’Europa ha mobilitato le proprie risorse in modo coordinato per assumere la guida nello sviluppo di magneti permanenti privi di elementi delle terre rare. I metodi di lavorazione dei materiali stabiliti con lo studio ridurranno significativamente l’impatto ambientale della produzione di magneti permanenti.
Parole chiave
Magneti permanenti, elementi delle terre rare, NANOPYME, nanocristallino, ferriti metalliche