Исследователи разработали революционный способ создания мощных магнитов, полностью отказавшись от использования дорогих и дефицитных редкоземельных элементов. Вместо них используются широко распространенные материалы, что делает технологию не только дешевле, но и экологичнее. Статья исследователей опубликована в журнале Advanced Materials.
В своей работе ученые использовали метод высокоэнтропийного синтеза, чтобы объединить сразу пять металлов в один сплав. Получившийся материал обладает свойствами, которые ранее считались невозможными без участия редкоземельных компонентов.
Проблема редкоземельных элементов
Долгое время индустрия электроники и машиностроения зависела от магнитов на основе неодима и диспрозия. Эти элементы необходимы для создания мощных полей в компактных устройствах — от жестких дисков до двигателей электромобилей. Однако их добыча сопряжена с серьезными экологическими рисками и геополитическими сложностями, так как основные запасы сосредоточены в нескольких точках планеты.
Новое открытие решает эту проблему. Ученые доказали, что можно получить сопоставимые магнитные характеристики, используя «коктейль» из доступных металлов, которые есть практически везде.
Как это работает
В основе технологии лежит концепция высокоэнтропийных сплавов. В традиционном материаловедении обычно смешивают один-два основных элемента. В новом исследовании ученые объединили сразу пять компонентов: железо, кобальт, никель, марганец и бор.
Используя метод комбинаторного напыления и быстрой термической обработки, исследователи синтезировали пленки с особой кристаллической структурой. Именно эта уникальная атомная решетка придает материалу высокую магнитную анизотропию — способность удерживать намагниченность в заданном направлении, критически важную для постоянных магнитов.
Где это пригодится
Авторы работы подчеркивают, что новый класс материалов открывает огромные перспективы для промышленности. Потенциальные сферы применения включают:
- носители информации нового поколения: материалы идеально подходят для технологии магнитной записи с тепловым ассистированием, что позволит увеличить емкость жестких дисков;
спинтроника: создание сверхбыстрых и энергоэффективных чипов памяти;
«зеленая» энергетика: производство дешевых и мощных магнитов для ветрогенераторов и электродвигателей, не зависящих от поставок редкого сырья.
Это исследование не просто предлагает новый материал, но и демонстрирует, что высокоэнтропийные сплавы могут стать настоящей платформой для будущих открытий в области физики твердого тела.
Ранее Наука Mail рассказывала, что российские ученые представили новый способ создания алюминиевых сплавов.
