Во многих наших электронных и бытовых устройствах используются узлы и механические детали, изготовленные из редкоземельных элементов. Не исключением являются и более крупногабаритные вещи, турбины ветряных генераторов, двигатели электромобилей, в которых применяются сильные магниты. Несмотря на их название, редкоземельные элементы на самом деле не столь редки, однако их добыча, извлечение и очистка являются сложными процессами, наносящими непоправимый ущерб экологической обстановке.

Поэтому различные группы ученых занимаются проблемой использования редкоземельных элементов с разных сторон. Одни ищут пути их извлечения для повторного использования из старых батарей, электроники и даже из сточных вод. А другие ученые работают в направлении замены редкоземельных элементов другими материалами, способными выполнять те же самые функции.

В последнем направлении работает группа ученых из Кембриджа, которые исследуют так называемый тетраэнит (tetrataenite, L10 Fe50Ni50), необычный сплав железа и никеля, атомы которых организованы в виде сложной трехмерной структуры. Именно эта структура придает тетраэниту сильные магнитные свойства, схожие со свойствами магнитов из редкоземельных металлов.



Проблема заключается в том, что тетраэнит в природе встречался только в обломках метеоритов, упавших на Землю. Ученые считают, что формирование кристаллической структуры тетраэнита в космосе происходило в течение миллионов лет. В лабораторных условиях он синтезируется гораздо быстрее, но найденные ранее методы его синтеза совершенно не подходят для условий массового производства.

При более тщательном исследовании образцов метеоритного тетраэнита ученые нашли в составе этого материала атомы фосфора. Как показали результаты математического моделирования, именно атомы фосфора несут ответственность за необходимое взаимное расположение атомов железа и никеля в кристаллической решетке. Дальше все оказалось совсем просто, ученые смешали порошки железа, никеля и фосфора в необходимых пропорциях, расплавили все это и обнаружили, что кристаллы тетраэнита сформировались в таких условиях за считанные секунды, минимум в 15 раз быстрей, чем этого удавалось добиться ранее.

Ученые считают, что данное достижение даст людям в ближайшем будущем весьма хорошую альтернативу магнитам из редкоземельных металлов. А пока им предстоит проделать еще массу работы по точному подбору параметров процесса синтеза этого материала и по более точным исследованиям его магнитных свойств, механических и других параметров.



Ключевые слова:
Редкоземельный, Элемент, Металл, Магнит, Альтернатива, Тетраэнит, Железо, Никель, Фосфор, Метеорит

Первоисточник

Другие новости по теме:

Новый магнитный материал позволит сделать менее дорогими электрические автомобили, ветрогенераторы и многое другое

Некоторые виды бактерий могут использоваться для извлечения драгоценных металлов из промышленных отходов.

Ученые наделили магнетизмом изначально немагнитные материалы

Получены первые цветные изображения, сделанные электронным микроскопом

Создан самый стабильный магнит, состоящий из единственной молекулы

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.