Wissenschaftler der Ural Federal University haben Fortschritte bei der Entwicklung von Nanokristallinen Legierungen gemacht, die als Rohmaterial für den 3D-Druck magnetischer Systeme dienen können. Ihre Forschungsergebnisse, finanziell unterstützt durch die Russische Wissenschaftsstiftung, wurden im Journal of Magnetism and Magnetic Materials unter dem Titel „Magnetization reversal processes of nanostructured PrFeB alloys“ veröffentlicht.
Innovation im Magnetismus
Permanente Magnete, hergestellt aus harten magnetischen Materialien, sind bekannt für ihre Fähigkeit, einen Magnetisierungszustand über lange Zeit aufrechtzuerhalten. Diese Magnete finden Anwendung in Bereichen wie Robotik, Magnetresonanztomographie, Windgeneratoren, Elektromotoren, Mobiltelefonen, hochwertigen Lautsprechern, Haushaltsgeräten und Festplattenlaufwerken. Die Miniaturisierung von Hightech-Geräten sowie der Bedarf in der Energieerzeugung und im Fahrzeugbau erfordern eine stetige Verbesserung und Produktion dieser Magnete.
Durchbruch ohne seltene Erden
Ein Forschungsteam der Ural Federal University und des Instituts für Metallphysik gelang 2020 ein Durchbruch: Sie synthetisierten erstmals permanente Magnete mit hoher Koerzitivkraft ohne den Einsatz schwerer Seltenerdmetalle. Dies erfolgte durch den Einsatz von 3D-Drucktechnologien. Als Basis diente ein Pulver aus einer nanokristallinen Legierung aus Neodym, Eisen und Bor (Nd-Fe-B-Legierung). Diese Legierung kann mehr magnetische Energie bei Raumtemperatur speichern als andere Magneten und kommt ohne teures Kobalt aus.
Mikrostrukturelle Einflüsse auf Magnet-Eigenschaften
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf die Untersuchung des Einflusses verschiedener mikrostruktureller Merkmale eines Magneten auf dessen Eigenschaften. Dies könnte zur gezielten Synthese von Magneten mit verbesserten Eigenschaften führen. Aleksey Volegov, Associate Professor der Abteilung für Magnetismus und magnetische Nanomaterialien an der UrFU, erläuterte, dass ein entwickeltes Modell zur Beschreibung der experimentell beobachteten Eigenschaften beiträgt. Diese Erkenntnisse könnten die Grundlage für die Schaffung von Magnetensystemen bilden, die kleinere, leichtere und möglicherweise günstigere Hightech-Geräte ermöglichen.
Zukünftige Forschung und Anwendung
Das Team plant weitere Studien zur Magnetisierungsumkehr von Proben nach dem 3D-Druck mit diesen Pulvern. Das Ziel ist es, magnetische Eigenschaften zu erreichen, die den hergestellten permanenten Magneten entsprechen. Dies könnte den Weg für den Einsatz von nanokristallinen Materialien als Rohstoff für den 3D-Druck von permanenten Magneten ebnen.
