Редкоземельные элементы являются ключевой частью электронных и механических устройств, но их постоянно не хватает. Теперь ученые предложили многообещающую альтернативу. «Космический магнит», который обычно формируется в метеоритах за миллионы лет, теперь можно приготовить в лаборатории буквально за считанные секунды. Их исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.
Многие из электронных устройств и механических компонентов основаны на редкоземельных элементах. Это особенно важно для экологически чистых технологий — высокопроизводительные магниты требуют этих элементов. Но, к сожалению, хотя на самом деле они не редкость в земной коре, их трудно добывать.
«Залежи редкоземельных элементов существуют в других местах, но добыча полезных ископаемых очень разрушительна: вам нужно извлечь огромное количество материала, чтобы получить небольшое количество редкоземельных элементов», — сказал ведущий исследователь исследования профессор Линдси Грир.
Поэтому ученые изучают способы переработки редкоземельных элементов из старых батарей и электроники, извлечения их из новых источников, таких как сточные воды, и находят более распространенные минералы, которые могли бы выполнять аналогичные функции.
В новом исследовании исследователи из Кембриджа исследовали многообещающую альтернативу под названием тетратенит. Этот минерал представляет собой сплав железа и никеля, образующий сложную кристаллическую структуру, что придает ему магнитные свойства, аналогичные свойствам редкоземельных магнитов. Преимущество, конечно, в том, что железо и никель гораздо легче найти.
Проблема в том, что тетратенит сложно найти — он в основном обнаруживается в образцах метеоритов, где, как считается, для его формирования потребовались миллионы лет. Предыдущие попытки произвести его искусственно в лаборатории показали некоторый успех, но методы не масштабируемы.
При ближайшем рассмотрении метеоритных образцов тетратенита команда обнаружила, что в смеси присутствует фосфор, помогающий ускорить расположение атомов железа и никеля в структуру стопки. Итак, они смешали железо, никель и фосфор вместе в определенных количествах и обнаружили, что тетратенит образуется на 15 порядков быстрее — по сути, за секунды.
«Удивительным было то, что никакой специальной обработки не потребовалось: мы просто расплавили сплав, залили его в форму и получили тетратенит», — сказал Грир. «Предыдущее мнение в этой области заключалось в том, что вы не можете получить тетратенит, если не сделаете что-то экстремальное, потому что в противном случае вам придется ждать миллионы лет, пока он сформируется. Этот результат представляет собой полное изменение того, как мы думаем об этом материале».
Команда говорит, что это открытие может привести к жизнеспособной альтернативе редкоземельным магнитам, хотя потребуется дополнительная работа, чтобы проверить, будет ли созданный таким образом тетратенит работать в этих магнитах.
