Het Critical Materials Institute van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft een goedkope, hoogwaardige permanente magneet door inspiratie te putten uit een buitenaardse bron:ijzer-nikkellegeringen in meteorieten. De magneet wedijvert met de veelgebruikte "Alnico"-magneten in magnetische sterkte en heeft het potentieel om aan een sterke vraag naar zeldzame-aarde- en kobaltvrije magneten op de markt te voldoen.

Hier op aarde, de sterkste permanente magneten zijn die met het zeldzame-aarde-element neodymium-NdFeB-magneten. De volgende sterkste zijn Samarium-Cobalt, of SmCo-magneten. Voordat in de jaren zeventig zeldzame-aardmagneten werden ontwikkeld, de sterkste magneten waren gemaakt van aluminium-nikkel-kobalt, of Alnico, die vandaag de dag nog steeds op grote schaal worden gebruikt in toepassingen variërend van elektromotoren tot consumentenelektronica.

Het probleem met deze sterke maar aardse, door de mens gemaakte permanente magneten is dat ze kritische elementen bevatten:zeldzame aardmetalen in het geval van NdFeB en SmCo, en kobalt in het geval van SmCo en Alnico, waar veel vraag naar is voor veel technologieën en waarvoor fabrikanten een premie betalen voor een soms onbetrouwbaar aanbod.

"De magnetische ijzer-nikkellegeringen die in meteoren worden gevonden, zijn zeldzame-aarde en kobaltvrij, maar zijn zeer geordend en hebben miljoenen jaren nodig om op natuurlijke wijze te produceren, " zei Vitalij Pecharsky, wetenschapper bij het Amerikaanse DOE's Ames Laboratory en CMI. "Ons team - Oleksandr Dolotko, Ihor Hlova, Shalabh Gupta, en Anis Biswas - een methode ontwikkeld om de magnetische eigenschappen van ijzer-nikkellegeringen te produceren die al presteren op het niveau van Alnico, maar op een veel snellere manier."

De methode introduceert een groot aantal defecten in een ijzer- en nikkellegering. Het wordt vervolgens in reactie gebracht met ammoniak, wat resulteert in een chemisch geordende voorloper ijzer-nikkel-stikstof, of FeNiN. De volgende stap haalt de stikstof uit het materiaal, zonder de volgorde van het resterende ijzer en nikkel te verstoren.

Pecharsky zei dat het ammoniakproces schaalbaar is en betrouwbaar het precursormateriaal oplevert van ongeveer 98 procent. Het eindproduct heeft een energiedichtheid van 6 MG-Oe, waardoor het vergelijkbaar is met Alnico-magneten, en de ruimte voor verdere verbeteringen is aanzienlijk.

"Er is een marktvraag naar magneten die de leemte in technische toepassingen opvullen tussen het hogere segment, sterkste zeldzame-aarde permanente magneten, en opties met een lagere sterkte, "zei Pecharsky. "We zien dat dit een brede acceptatie krijgt in de ruimte van de spleetmagneet."

Het Critical Materials Institute is een Department of Energy Innovation Hub onder leiding van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy en ondersteund door het Advanced Manufacturing Office van het Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, dat toegepast onderzoek in een vroeg stadium ondersteunt om innovatie in de Amerikaanse productie te bevorderen en de Amerikaanse economische groei en energiezekerheid te bevorderen. CMI zoekt naar manieren om de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen en andere materialen die onderhevig zijn aan verstoringen in de toeleveringsketen, te elimineren en te verminderen.