Nuevos materiales para sustituir a los imanes de tierras raras

Pese a su ubicuidad en dispositivos electrónicos y de imágenes médicas, los elementos de tierras raras son de difícil obtención. Nuevas composiciones químicamente estables de materiales magnéticos que no están hechos de tierras raras podrían resolver el problema de su abastecimiento.

Tecnologías industriales

Las tierras raras son una serie de diecisiete elementos de la tabla periódica: el escandio, el itrio y los quince lantánidos. Poseen propiedades magnéticas y conductoras que no aparecen en ningún otro de entre los elementos químicos conocidos actualmente. Hoy por hoy, los imanes permanentes de tierras raras más fuertes están hechos de neodimio, hierro y boro. Se usan ampliamente en los discos duros informáticos y forman parte de los mecanismos de impulsión de motores eléctricos e híbridos. Los imanes de neodimio tienen también aplicaciones médicas importantes, por ejemplo en tecnologías de imagen por resonancia magnética. La demanda de tierras raras está creciendo exponencialmente, y se extraen casi únicamente de minas chinas. El proyecto financiado con fondos europeos EXMAMA (Exploring new magnetic materials from first-principles) se propuso identificar alternativas prácticas para aplicaciones cruciales que requieren imanes permanentes fuertes. Esos nuevos materiales magnéticos respetuosos con el medio ambiente deben estar libres de elementos de tierras raras para asegurar que su fabricación no esté sujeta a restricciones de comercio internacionales. Con ese fin, los integrantes del proyecto EXMAMA adoptaron un enfoque ascendente al diseño de materiales basado en herramientas teóricas punteras. Mediante cálculos ab initio, los científicos realizaron un estudio teórico sistemático de la microestructura y las propiedades magnéticas de una gran variedad de materiales con composición química estable. Eso les permitió identificar un material nuevo con propiedades magnéticas comparables a las de los imanes de tierras raras. Además, su temperatura Curie predicha es del orden de 1 000 grados Kelvin. Por lo tanto, es de esperar que el material recién diseñado supere a la actual tecnología de imanes de samario-cobalto y cree un nicho para estos materiales en aplicaciones en las que se requiere una gran fuerza magnética a temperaturas de operación altas. La síntesis de los nuevos imanes la están investigando experimentalmente colaboradores del proyecto EXMAMA en Alemania, Japón y Suiza.