Потребность в новых магнитных материалах стимулирует исследования в ORNL
ORNL и Университет Миннесоты разрабатывают магниты без редкоземельных элементов: исследуют нитрид железа и компьютерный подбор составов для замены неодимовых магнитов.
Растущий спрос и сокращение предложения редкоземельных элементов (в т. ч. неодима и диспрозия) стимулируют поиск их заменителей. К концу десятилетия спрос может превысить предложение на 40 000 тонн в год. При этом Китай, ранее обеспечивавший 95 % мировых поставок, ограничивает экспорт и к 2015 году может стать нетто‑импортёром.
Магниты критически важны для многих отраслей: в одном ветрогенераторе на 3 МВт используют 550 фунтов магнитных материалов, в Toyota Prius — около 2 фунтов, а в обычном авто — до 150 магнитов для разных систем. Дефицит сырья грозит серьёзными экономическими и стратегическими рисками.
Исследователи из ORNL и Университета Миннесоты ищут альтернативы на базе недорогих и распространённых материалов. Особый интерес — у нитрида железа: его намагниченность насыщения на 18 % выше, чем у железо‑кобальтового сплава. Но материал метастабилен и легко размагничивается из‑за низкой коэрцитивной силы. Учёные хотят стабилизировать его с помощью легирующих добавок и понять связь микроструктуры и магнитных свойств.
Параллельно Дэвид Паркер в ORNL ведёт компьютерный скрининг материалов: цель — создать соединение, имитирующее свойства редкоземельных элементов, но из более доступных компонентов. Задача — получить масштабируемый материал, устойчивый к разным условиям и выгодный по соотношению «стоимость — эффективность». Уникальные технологии ORNL помогают воплощать расчётные составы в реальные образцы.
В перспективе учёные хотят наладить промышленное производство заменителей и вытеснить магниты на основе неодим‑железо‑бора в энергетике и автопроме.
