Nuevo imán sin las deficiencias de los imanes convencionales de samario y neodimio

10 de octubre de 2017

por Anne M Stark, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han desarrollado un nuevo imán permanente más eficiente que elimina las deficiencias de los imanes convencionales de samario y neodimio.

El imán propuesto parte del conocido imán de samario y cobalto (estructura tipo SmCo5, CaCu5), pero va un paso más allá y sustituye la mayor parte del cobalto por hierro y níquel.

Los imanes de neodimio más modernos tienen una ventaja sobre SmCo5 debido a su mayor energía máxima. Pero el nuevo imán elimina la mayoría de las desventajas del SmCo5 al tiempo que conserva su eficiencia superior a altas temperaturas sobre los imanes de neodimio.

Desafortunadamente, sustituir todos los átomos de cobalto por hierro, que tiene un momento magnético mayor que ayuda a aumentar el producto de energía máxima, hace que la fase hexagonal ordinaria sea termodinámicamente inestable. Esta fase, sin embargo, es crítica para las propiedades de los materiales y debe conservarse para un imán práctico. Los investigadores del laboratorio pudieron sortear este problema y estabilizar la fase hexagonal agregando una pequeña cantidad de níquel.

Usando cálculos de estructura electrónica de primeros principios, los científicos de Lawrence Livermore Per Soderlind, Alexander Landa, Daniel Aberg, Marcus Dane y Patrice Turchi descubrieron que su nuevo imán (SmCoNiFe3) tiene propiedades magnéticas muy prometedoras y podría reemplazar SmCo5 o imanes de neodimio en varias aplicaciones.

El nuevo imán permanente eficiente sustituye la mayor parte del cobalto en SmCo5 con hierro y lo dopa con una pequeña cantidad de níquel. "Este es un descubrimiento muy oportuno porque los precios del cobalto han subido y casi se han duplicado este año debido a la demanda anticipada de baterías de iones de litio y cobalto", dijo Soderlind. "El hierro, por otro lado, es abundante y muy barato".

Los investigadores también han presentado una patente provisional basada en esta investigación.

Los investigadores de la Universidad de Uppsala y del Laboratorio Ames también contribuyeron a la investigación, que aparece en la edición del 14 de septiembre de la revista Physical Review B.

Más información: P. Söderlind et al. Predicción del nuevo imán permanente eficiente SmCoNiFe3, Physical Review B (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.100404

Información del diario:Revisión física B

Proporcionado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore