NIMS en Tohoku Gakuin University hebben een met boor gedoteerd anisotroop Sm(Fe .) ontwikkeld _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ dunne film die slechts een kleine hoeveelheid zeldzame aardelementen bevat. De verbinding vertoonde 1,2 tesla coërciviteit, voldoende voor gebruik in auto-elektromotoren. Dit werd bereikt door een unieke granulaire nanostructuur te creëren waarin Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ korrels worden uniform omhuld door een amorfe korrelgrensfase van ongeveer 3 nm dik. Deze verbinding vertoonde superieure magnetische eigenschappen ten opzichte van die van op Nd-Fe-B gebaseerde magneten, zelfs wanneer ze tot een dunne film werden verwerkt.

Vraag naar groene technologieën die kunnen helpen om CO . te verminderen ₂ emissies (bijv. elektrische motoren voor milieuvriendelijke voertuigen en opwekking van windenergie) groeit, wat leidt tot een snel toenemende vraag naar de hoogwaardige permanente magneten die nodig zijn voor deze technologieën. De op Nd-Fe-B gebaseerde gesinterde magneten die momenteel in gebruik zijn, zijn niet alleen samengesteld uit het zeldzame-aarde-element neodymium, maar ook uit een zwaar zeldzaam-aarde-element:dysprosium. Vanwege de geopolitieke risico's die gepaard gaan met de aankoop van deze materialen, ontwikkeling van nieuwe magneten die niet afhankelijk zijn van de schaarse elementen is wenselijk. Anisotrope SmFe ₁₂ Op verbindingen gebaseerde verbindingen die relatief kleine hoeveelheden zeldzame aardelementen bevatten, zijn onderzocht op hun potentieel om te dienen als een effectieve alternatieve kandidaat voor de volgende generatie permanente magneten. in 2017, NIMS bevestigde dat samarium-ijzer-kobaltverbindingen (Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ ) zijn superieur aan neodymiummagneten in termen van verschillende belangrijke magnetische parameters:magnetisatie, magnetokristallijne anisotropie en Curietemperatuur. Echter, eerdere studies hadden aangetoond dat de coërciviteit van deze verbindingen - een andere belangrijke parameter voor praktische magneten - ontoereikend was.

Deze onderzoeksgroep richtte zich op het feit dat krachtige neodymiummagneten met hoge coërciviteit een meerfasige microstructuur hebben waarin Nd ₂ Fe ₁₄ B-microkristallen zijn in één richting gerangschikt en afzonderlijk omhuld door een amorfe fase van ongeveer 3 nm dik. De groep probeerde vervolgens een vergelijkbare microstructuur te ontwikkelen waarin individuele Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ korrels zijn uniform omsloten door een dunne laag van een amorfe fase. In dit onderzoeksproject wordt de groep gedoteerd Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ met boor, waardoor een nanogranulaire microstructuur wordt gefabriceerd waarin Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ nanodeeltjes zijn gelijkmatig omgeven door een amorfe fase van ongeveer 3 nm dik. Bovendien, deze verbinding heeft een anisotrope korrelige microstructuur, waardoor het een restmagnetisatie kan vertonen die groter is dan die van andere SmFe ₁₂ -gebaseerde verbindingen met isotrope korrelige microstructuren. Als resultaat, deze verbinding vertoonde een grote coërciviteit van 1,2 T gecombineerd met een grote remanente magnetisatie van 1,5 T, veel groter dan de eerder ontwikkelde SmFe ₁₂ gebaseerde magnetische verbindingen.

Deze Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ verbinding met een anisotroop, meerfasige microstructuur bleek een zeer hoge coërciviteit te hebben, zelfs wanneer verwerkt tot een dunne film. Het kan dienen als een nieuwe magneet die in staat is neodymiummagneten te overtreffen. Eerder bestudeerde anisotrope Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ verbindingen vertoonden een significant lagere coërciviteit dan de verbinding die in dit onderzoek werd ontwikkeld. De onderliggende mechanismen die leiden tot het realiseren van een hoge coërciviteit die in dit onderzoek zijn ontdekt, kunnen van toepassing zijn op bulkmagneten met als doel het ontwikkelen van praktische anisotrope Sm(Fe _0,8 Co _0.2 ) ₁₂ magneten met hoge coërciviteit.