Nuovo magnete senza le carenze dei convenzionali magneti al samario e al neodimio

10 ottobre 2017

di Anne M Stark, Laboratorio nazionale Lawrence Livermore

I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory hanno sviluppato un nuovo magnete permanente più efficiente che elimina le carenze dei convenzionali magneti al samario e al neodimio.

Il magnete proposto deriva dal noto magnete in samario e cobalto (struttura di tipo SmCo5, CaCu5), ma fa un ulteriore passo avanti e sostituisce la maggior parte del cobalto con ferro e nichel.

I magneti al neodimio più moderni hanno un vantaggio rispetto a SmCo5 a causa della loro maggiore energia massima. Ma il nuovo magnete elimina la maggior parte degli svantaggi dell’SmCo5 preservando la sua efficienza alle alte temperature superiore rispetto ai magneti al neodimio.

Sfortunatamente, la sostituzione di tutti gli atomi di cobalto con il ferro, che ha un momento magnetico maggiore che aiuta ad aumentare il massimo prodotto energetico, rende la fase esagonale ordinaria termodinamicamente instabile. Questa fase, tuttavia, è fondamentale per le proprietà dei materiali e deve essere mantenuta per un magnete pratico. I ricercatori del laboratorio sono riusciti ad aggirare questo problema e a stabilizzare la fase esagonale aggiungendo una piccola quantità di nichel.

Utilizzando i calcoli della struttura elettronica basati sui principi primi, gli scienziati Per Soderlind, Alexander Landa, Daniel Aberg, Marcus Dane e Patrice Turchi di Lawrence Livermore hanno scoperto che il loro nuovo magnete (SmCoNiFe3) ha proprietà magnetiche molto promettenti e potrebbe sostituire i magneti SmCo5 o al neodimio in varie applicazioni.

Il nuovo efficiente magnete permanente sostituisce la maggior parte del cobalto presente in SmCo5 con ferro e lo droga con una piccola quantità di nichel. "Si tratta di una scoperta molto opportuna perché i prezzi del cobalto sono aumentati e sono quasi raddoppiati quest'anno a causa della prevista domanda di batterie agli ioni di litio-cobalto", ha affermato Soderlind. "Il ferro, d'altra parte, è abbondante e molto economico."

I ricercatori hanno anche depositato un brevetto provvisorio basato su questa ricerca.

Anche i ricercatori dell'Università di Uppsala e dell'Ames Laboratory hanno contribuito alla ricerca, che appare nell'edizione del 14 settembre della rivista Physical Review B.

Maggiori informazioni: P.Söderlind et al. Previsione del nuovo efficiente magnete permanente SmCoNiFe3, Physical Review B (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.100404

Informazioni sul diario:Revisione fisica B

Fornito dal Lawrence Livermore National Laboratory