Новый тип магнитов решает проблему редких элементов
Целое может быть больше, чем сумма его частей. Это странное правило нередко всплывает, когда учёные экспериментируют с веществом на микро- и наноуровне. И неважно, речь идёт о химических или физических свойствах образцов. На этом же принципе, говорят исследователи, в лабораториях уже работают магниты будущего.
Некоторые эксперты обеспокоены будущим данной индустрии из-за того, что потребление редкоземельных металлов растёт, и в то же время есть опасение, что Китай, добывающий львиную долю этих элементов (96-97%), сократит экспорт. К примеру, по оценке министерства энергетики США (
Выход из положения нашли физики из исследовательского отделения
А ведь это не значит, что из постоянных магнитов уже выжато всё, что можно. Просто настало время подойти к решению задачи с иной стороны. «Теперь надежда – нанокомпозиты», — объясняет Джордж Хаджипанайис (
Такие материалы могут состоять, к примеру, из двух и более типов наночастиц — на базе неодима и на основе железа (или кобальта), чередующихся на микроуровне. Испытывая так называемое обменное взаимодействие, они придают композиту более сильные магнитные свойства, чем обеспечивали бы те же самые элементы в обычном сплаве.
Общий эффект оказывается мощнее, чем простая сумма частей. А это означает, что нанокомпозитные магниты будут сильнее при меньшем весе, а главное – они будут содержать меньше тех самых редкоземельных элементов.
В прошлом году на развитие этой интересной программы американское министерство энергетики выделило около $2,25 миллиона компании GE и примерно 4,5 миллиона – «магнитной» группе Хаджипанайиса.
Учёные уже умеют создавать магнитные «наноконструкторы», правда, в виде тонких плёнкок. Сейчас исследователи ломают головы над следующим шагом – масштабированием технологии, необходимой для производства крупных магнитов. Здесь ещё есть ряд нерешённых вопросов, скажем, обеспечение плотной упаковки частиц в объёме, так чтобы они наиболее эффективно взаимодействовали друг с другом.
Готовые чудо-составы GE намерена представить в течение ближайшей пары лет, специалисты из Делавэра тоже постараются не отставать.