Powstaną mniejsze i bardziej wydajne silniki

Nie od dzisiaj wiadomo, że wykonane z rzadkich materiałów magnesy trwałe pozwalają na zbudowanie wydajnych silników i generatorów. Magnesy takie są jednak bardzo drogie w produkcji.

C. N. Chinnasamy z Center for Microwave Magnetic Materials and Integrated Circuit na Northeastern University poinformował o opracowaniu taniej i proekologicznej metody tworzenia magnesów samarowo-kobaltowych, najsilniejszych z trwałych magnesów.

Magnesy trwałe wykonane z rzadkich minerałów są bardzo ważne dla NASA i Departamentu Obrony. Pozwalają bowiem tworzyć niewielkie wysoko wydajne silniki i generatory, które działają w wysokich temperaturach. Dzięki naszemu procesowi produkcyjnemu magnesy te mogą być znacznie tańsze - mówi Chinnasamy.

Jak mówi Vincent Harris, przełożony Chinnasamy'ego, magnesy samarowo-kobaltowe mogą pracować w silnikach samolotów, gdzie powstają tak wysokie temperatury, iż inne magnesy nie spełniają swojego zadania. Ponadto, dzięki wynalazkowi Chinnasamy'ego "ich produkcja jest nie tylko tańsza, ale wykorzystywane podczas niej związki chemiczne mogą być wielokrotnie używane, dzięki czemu masowa produkcja ma stosunkowo niewielki wpływ na środowisko naturalne".

Pomysł naukowców polega na zastąpieniu procesu metalurgicznego nanotechnologią. Obecnie magnesy samarowo-kobaltowe uzyskuje się podczas wielostopniowego procesu, w czasie którego rudy kobaltu i samaru są mieszane i wytapiane w odpowiednich proporcjach. Całość musi odbywać się w komorze próżniowej, by zapobiec utlenianiu. To znacząco podnosi koszt produkcji.
Chinnasamy zauważył, że znacznie łatwiej i taniej jest umieścić odpowiednie proporcje soli kobaltowych i samarowych w rozgrzanym rozpuszczalniku. Powstają wówczas niewielkie "igiełki" o wymiarach 10x100 nanometrów, które osadzają się na dnie pojemnika z rozpuszczalnikiem. Następnie wystarczy pokryć je poliwinylopirolidonem (PVP), który zapobiega utlenianiu. W efekcie otrzymujemy czarny proszek, z którego można formować niezwykle silne magnesy.

Dodatkową, bardzo istotną, zaletą tej techniki jest fakt, iż otrzymujemy magnesy trwałe, które dobrze sprawdzają się też w niskich temperaturach. Dotychczas podobnie produkowane magnesy trwałe spełniały swą rolę dopiero po mocnym rozgrzaniu się silnika. Magnesy Chinnasamy'ego pozwolą zatem stworzyć niewielkie wydajne silniki, które nie rozgrzewają się tak bardzo jak większe urządzenia. To z kolei bardzo dobra wiadomość dla osób, czekających na wydajne samochodowe silniki elektryczne.

magnes trwały magnes samarowo-kobaltowy