أعلن علماء من المعهد الوطني للمواد مؤخرًا عن تطوير سبائك جديدة من المعادن النادرة الانتقالية يمكنها العمل بثبات عند درجات حرارة تزيد عن 500 درجة مع الحفاظ على خصائص مغناطيسية قوية. تحل هذه السبائك الجديدة تحديًا طويل الأمد لتطبيقات مثل التبريد المغناطيسي وأنظمة التبريد المغناطيسية وإشعال الوقود الأحفوري بمساعدة مغناطيسية في درجات حرارة عالية.
تظهر المغناطيسات التقليدية القائمة على سبائك NdFeB وSmCo خصائص مغناطيسية منخفضة فوق 300 درجة بسبب انخفاض التباين والانتشار المتسارع للعناصر الأرضية النادرة. لمعالجة هذه المشكلة، قام العلماء بخلط العناصر الأرضية النادرة مع معادن انتقالية وفيرة مثل الحديد والكوبالت، وحسنوا التحكم في التركيب والبنية الدقيقة للسبائك. ووجدوا أن زيادة عدد الفلزات مثل Si وAl وتقليل حجم الحبيبات يمكن أن يحسن بشكل فعال الاستقرار في درجات الحرارة العالية.
أظهرت السبائك المطورة حديثًا مغناطيسية قوية حتى بعد الشيخوخة الحرارية طويلة الأمد عند 600 درجة. ظل ناتج الطاقة الأقصى عند 500 درجة أعلى من 10MGOe، وهو ما يضاهي مغناطيسات NdFeB التجارية في درجة حرارة الغرفة. كما أن تكلفة هذه السبائك أقل بسبب انخفاض استخدام العناصر الأرضية النادرة. وهي تُظهر آفاقًا واعدة للتسويق في الأجهزة والمكونات المغناطيسية المتطورة التي تعمل في بيئات قاسية.
ومع ذلك، لا يزال الإنتاج الضخم لهذه السبائك الجديدة بطريقة قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة يشكل تحديًا. واقترح العلماء أن التصلب السريع وتقنيات السبائك الميكانيكية يمكن أن تسد الفجوة بين النجاح على نطاق المختبر والتطبيق الصناعي. وهناك حاجة إلى التعاون بين البلدان والتخصصات لتسريع نقل التكنولوجيا.
يمهد هذا الاكتشاف الطريق أمام الجيل القادم من المغناطيسات عالية الحرارة التي لا تتطلب إضافات باهظة الثمن من الديسبروسيوم والتربيوم. ومن الممكن أن يؤدي التبني الأوسع لهذه السبائك الجديدة إلى تقليل الاعتماد على المواد الأساسية وتحسين استقرار سلسلة التوريد للمنتجات المغناطيسية الاستراتيجية. وبشكل عام، فإن هذا الاكتشاف له آثار كبيرة على تقنيات الطاقة المستدامة المتقدمة والدفع.
