Desde discos duros de computadoras y teléfonos inteligentes hasta auriculares y motores eléctricos, los imanes están a la vanguardia de la tecnología actual. Los imanes que contienen elementos de tierras raras se encuentran entre los más potentes disponibles, permitiendo que muchos objetos cotidianos sean cada vez más pequeños. Pero las tierras rarasLos elementos pueden ser difíciles de obtener, dada su escasez o los desafiantes climas geopolíticos de algunas de las naciones donde se extraen. Ahora, los científicos han identificado imanes basados en tierras raras más fáciles de obtener, así como algunos imanes prometedores que nocontener estos materiales en absoluto.
Los investigadores presentarán sus hallazgos hoy en la Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS Primavera 2019.
"Hemos desarrollado nuevas formas de predecir mejor qué materiales son buenos imanes", dice Thomas Lograsso, Ph.D., quien dirigió el equipo. "Experimentalmente, podemos 'rehabilitar' los sistemas cercanos al imán, llamados paramagnetos. Comenzamoscon aleaciones o compuestos que tienen todas las propiedades adecuadas para ser ferromagnéticos a temperatura ambiente. Muchas veces, estos materiales tienen altas proporciones de hierro o cobalto ".
Los paramagnetos son materiales que se atraen débilmente a un campo magnético y no se magnetizan permanentemente. Pero al agregar aleaciones, los paramagnetos se han transformado en ferromagnetos o imanes permanentes regulares, como la superficie metálica de un refrigerador. El equipo de Lograsso en Critical MaterialsEl Instituto del Laboratorio Ames ha identificado hasta el momento dos candidatos prometedores utilizando este enfoque de "rehabilitación", y ambos son formas de cerio cobalto: CeCo 3 y CeCo 5 . Aunque el cerio se llama un elemento de tierras raras, es muy abundante y fácil de obtener.
Trabajo previo en CeCo 3 mostró que exhibía un comportamiento paramagnético clásico. Los cálculos predijeron que al agregar magnesio, CeCo paramagnético 3 podría transformarse en un ferromagnet. Estas predicciones han sido validadas experimentalmente, dice Lograsso, y esta propiedad se ha observado en las mediciones de cristales individuales del compuesto.
CeCo 5 es un ferromagnet fuerte. Los investigadores combinaron cálculos teóricos con experimentos de alto rendimiento para concentrarse en la cantidad exacta de cobre y hierro para agregar que optimizaría el ferromagnetismo del compuesto. Con estos aditivos, el equipo anticipa que CeCo 5 algún día podría usarse en lugar de los imanes de tierras raras más fuertes que contienen neodimio Nd y disprosio Dy, lo que alivia la demanda de esos elementos críticos. Lograsso y sus colegas continúan investigando otros metales similares que se pueden agregar a CeCo 5 para mejorar aún más su idoneidad como un sustituto viable de los imanes Nd y Dy.
"Reemplazar imanes de tierras raras, que tienen una gran demanda, sería ideal, tanto económica como ambientalmente", dice Lograsso. "Aunque nuestros compuestos de cerio-cobalto modificados no son tan potentes como los imanes de tierras raras, aún podrían serloaltamente valioso para ciertas aplicaciones comerciales. Por lo tanto, nuestro objetivo es hacer coincidir el material de imán correcto con una aplicación específica: un llamado imán de "tierras raras" de Ricitos de Oro ".
Para ese fin, el grupo continúa usando su estrategia para optimizar las características clave de los imanes pobres o no imanes para transformarlos en alternativas que están completamente libres de elementos de tierras raras. Por ejemplo, ahora están usando cobalto para optimizarel rendimiento de germanio de hierro, Fe 3 Ge. La alta magnetización del compuesto resultante es comparable con los mejores imanes basados en Nd. Esta estrategia no se limita solo a Fe 3 Ge y se está aplicando a otros compuestos prometedores libres de tierras raras para mejorar selectivamente las propiedades del imán.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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