El Instituto de Materiales Críticos del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha desarrollado un imán permanente de alto rendimiento inspirándose en una fuente fuera de este mundo:las aleaciones de hierro y níquel en los meteoritos. El imán compite con los imanes "Alnico" ampliamente utilizados en fuerza magnética y tiene el potencial de satisfacer una fuerte demanda de imanes de tierras raras y libres de cobalto en el mercado.

Aquí en la tierra, los imanes permanentes más fuertes son los que contienen el neodimio (elemento de tierras raras), imanes NdFeB. Los siguientes más fuertes son el samario-cobalto, o imanes SmCo. Antes de que se desarrollaran los imanes de tierras raras en la década de 1970, los imanes más fuertes estaban hechos de aluminio-níquel-cobalto, o Alnico, que todavía se utilizan ampliamente en la actualidad en aplicaciones que van desde motores eléctricos hasta productos electrónicos de consumo.

El problema con estos imanes permanentes hechos por el hombre, fuertes pero terrestres, es que contienen elementos críticos:tierras raras en el caso de NdFeB y SmCo, y cobalto en el caso de SmCo y Alnico, los que tienen una gran demanda para muchas tecnologías y por los que los fabricantes pagan una prima por un suministro a veces poco confiable.

"Las aleaciones magnéticas de hierro y níquel que se encuentran en los meteoros son de tierras raras y no contienen cobalto, pero están muy ordenados y se necesitan millones de años para producirlos por medios naturales, "dijo Vitalij Pecharsky, científico del Laboratorio Ames y CMI del DOE de EE. UU. "Nuestro equipo, Oleksandr Dolotko, Ihor Hlova, Shalabh Gupta, y Anis Biswas:desarrollaron un método para producir las cualidades magnéticas de las aleaciones de hierro y níquel que ya funcionan al nivel de Alnico, pero de una manera mucho más rápida ".

El método introduce una gran cantidad de defectos en una aleación de hierro y níquel. Luego se pone en reacción con amoníaco, que da como resultado un precursor de hierro-níquel-nitrógeno químicamente ordenado, o FeNiN. El siguiente paso extrae el nitrógeno del material, sin alterar el orden del hierro y el níquel restantes.

Pecharsky dijo que el proceso de amoníaco es escalable y produce de manera confiable el material precursor en aproximadamente un 98 por ciento. El producto final tiene una densidad de energía de 6 MG-Oe, lo que lo hace comparable a los imanes de Alnico, y el margen para nuevas mejoras es sustancial.

"Existe una demanda en el mercado de imanes que llenen la brecha en las aplicaciones técnicas entre el extremo superior, los imanes permanentes de tierras raras más potentes, y opciones de menor resistencia, ", dijo Pecharsky." Vemos que esto está ganando una amplia adopción en ese espacio de imán de brecha ".

El Critical Materials Institute es un Centro de Innovación del Departamento de Energía dirigido por el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Y respaldado por la Oficina de Manufactura Avanzada de la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables. que apoya la investigación aplicada en etapa inicial para promover la innovación en la fabricación de EE. UU. y promover el crecimiento económico y la seguridad energética de EE. UU. CMI busca formas de eliminar y reducir la dependencia de metales de tierras raras y otros materiales sujetos a interrupciones de la cadena de suministro.