Håber på en ny permanent magnet, der er billig og bæredygtig

Forskere har fået et gennembrud i søgen efter en ny, bæredygtig permanent magnet.

De fleste permanente magneter er lavet af legeringer af sjældne jordarters metaller - men minedrift og forarbejdning af disse materialer producerer giftige biprodukter, fører til økologiske udfordringer omkring sjældne jordarters miner og raffinaderier. På samme tid, efterspørgslen efter permanente magneter stiger, da de er en fælles komponent i vedvarende energi, forbrugerelektronik og elektriske køretøjer.

Et team af forskere, ledet af University of Leeds, har fået et gennembrud i et nyt avanceret materiale, som på sigt kan erstatte sjældne jordarters permanente magneter. Forskerne har udviklet en hybridfilm fra et tyndt lag kobolt, som er naturligt magnetisk, dækket med molekyler af Buckminsterfulleren, en form for kulstof.

Tilstedeværelsen af ​​kulstoffet øgede dramatisk kobolts magnetiske energiprodukt, et mål for styrken af ​​en magnet, fem gange ved lave temperaturer.

Resultaterne er offentliggjort i Fysisk gennemgang B .

Forskerholdet observerede stigningen i magnetisk styrke ved minus 195 grader Celsius, men de håber ved kemisk at manipulere kulstofmolekylerne, de vil kunne få den samme effekt ved stuetemperatur.

Dr. Tim Moorsom, co-principal investigator fra School of Physics and Astronomy i Leeds, sagde:"Dette er den første indikation, jeg har set, at en magnet uden sjældne jordarter kunne sammenlignes med noget som samarium-kobolt, en sjælden jordart-baseret permanent magnet.

"Selvom vi kun har set denne effekt ved lave temperaturer hidtil, Jeg håber, at et hybrid magnetisk materiale, der ligner dette, en dag vil erstatte sjældne jordarters permanente magneter, hjælper med at afbøde de miljøskader, de forårsager."

Selvom kulstof ikke er magnetisk, måden molekylerne binder til koboltoverfladen forårsager en magnetisk pinning-effekt, som forhindrer magnetismen i kobolten i at ændre retning, selv i stærke modstridende felter. Denne overfladeinteraktion er nøglen til hybridmaterialets usædvanligt høje magnetiske energi.

Selvom der kan gå lang tid, før hybridmagneter er klar til at blive brugt i vindmøller eller elbiler, der er andre applikationer, der er tættere på.

Dr. Oscar Cespedes, co-principal investigator, som også er i Leeds, sagde "Selvom stuetemperaturapplikationer i bulk permanent magnetisme kan være langt væk, brugen af ​​molekylær kobling til at tune de magnetiske egenskaber af tynde film, for eksempel i magnetiske erindringer, er en fristende udsigt, der er inden for rækkevidde."