Sammensætningen kan magnetisk overgå neodymmagneter

NIMS og Tohoku Gakuin University har udviklet en boron-doteret anisotropisk Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ tynd film, der kun indeholder en lille mængde sjældne jordarters grundstoffer. Forbindelsen udviste 1,2 tesla koercitivitet, tilstrækkelig til brug i elmotorer til biler. Dette blev opnået ved at skabe en unik granulær nanostruktur, hvor Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ korn er ensartet indhyllet af en amorf korngrænsefase på ca. 3 nm i tykkelse. Denne forbindelse udviste overlegne magnetiske egenskaber i forhold til Nd-Fe-B-baserede magneter, selv når de blev behandlet til en tynd film.

Efterspørgsel efter grønne teknologier, der kan være med til at reducere CO ₂ emissioner (f.eks. elektriske motorer til miljøvenlige køretøjer og vindkraftproduktion) er vokset, fører til hurtigt stigende efterspørgsel efter de højtydende permanente magneter, der er nødvendige for disse teknologier. De Nd-Fe-B-baserede sintrede magneter, der i øjeblikket er i brug, består ikke kun af det sjældne jordarters grundstof neodym, men også et tungt sjældent jordarters grundstof:dysprosium. På grund af de geopolitiske risici forbundet med erhvervelsen af ​​disse materialer, udvikling af nye magneter, der ikke er afhængige af de knappe elementer, er ønskelig. Anisotropisk SmFe ₁₂ -baserede forbindelser, der indeholder relativt små mængder af sjældne jordarters grundstoffer, er blevet undersøgt for deres potentiale til at tjene som en effektiv alternativ kandidat til næste generation af permanente magneter. I 2017 NIMS bekræftede, at samarium-jern-koboltforbindelser (Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ ) er overlegne i forhold til neodymmagneter med hensyn til flere vigtige magnetiske parametre:magnetisering, magnetokrystallinsk anisotropi og Curie temperatur. Imidlertid, tidligere undersøgelser havde fundet disse forbindelsers koercitivitet - en anden vigtig parameter for praktiske magneter - at være utilstrækkelig.

Denne forskergruppe fokuserede på det faktum, at højtydende neodymmagneter med høj koercivitet har en flerfaset mikrostruktur, hvori Nd ₂ Fe ₁₄ B-mikrokrystaller er arrangeret i én retning og individuelt omsluttet af en amorf fase på ca. 3 nm i tykkelse. Gruppen forsøgte derefter at udvikle en lignende mikrostruktur, hvor individuelle Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ korn er ensartet omsluttet af et tyndt lag af en amorf fase. I dette forskningsprojekt, gruppen dopede Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ med bor, derved fremstilles en nano-granulær mikrostruktur, hvor Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ nanopartikler er jævnt omgivet af en amorf fase på ca. 3 nm i tykkelse. I øvrigt, denne forbindelse har en anisotropisk granulær mikrostruktur, gør det muligt for den at udvise en restmagnetisering, der er større end den, der udvises af andre SmFe ₁₂ -baserede forbindelser med isotrope granulære mikrostrukturer. Som resultat, denne forbindelse udviste en stor koercitivitet på 1,2 T kombineret med en stor remanent magnetisering på 1,5 T, meget større end det tidligere udviklede SmFe ₁₂ -baserede magnetiske forbindelser.

Denne Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ forbindelse med en anisotrop, flerfaset mikrostruktur har vist sig at have meget høj koercitivitet, selv når det bearbejdes til en tynd film. Det kan tjene som en ny magnet, der er i stand til at udkonkurrere neodymmagneter. Tidligere undersøgt anisotropisk Sm(Fe _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ forbindelser udviste betydeligt lavere koercitivitet end forbindelsen udviklet i denne forskning. De underliggende mekanismer, der fører til realisering af en høj koercitivitet opdaget i denne forskning, kan være anvendelige til bulkmagneter med det formål at udvikle praktisk anisotropisk Sm(Fe) _0,8 Co _0,2 ) ₁₂ magneter med høj koercitivitet.