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Um impulso para ímãs permanentes

Cientistas da TU Darmstadt exploraram em um nível atômico como as mudanças no conteúdo de ferro influenciam a microestrutura de ímãs permanentes baseados em samário-cobalto. Seus resultados foram publicados na Nature Communications. A longo prazo, eles poderiam contribuir para o desenvolvimento de ímãs permanentes com desempenho magnético melhorado. Estes ímãs podem ser encontrados em tubos de microondas, giroscópios e controles por satélite, por exemplo.

Embora os ímãs de samalde cobalto (ímãs Sm2Co17), um tipo de ímãs permanentes de terras raras, foram desenvolvidos no início da década de 1960, o mecanismo de fixação de parede do domínio subjacente permaneceu desconhecido. Cientistas da TU Darmstadt mostraram que o teor de ferro controla a formação de uma estrutura celular em forma de diamante que domina a densidade e a força dos locais de fixação de parede do domínio e, portanto, a coercitividade, ou seja, a resistência que o ímã coloca contra a desmagnetização.

analise de imas permanentes
analise de imas permanentes

Ao usar um microscópio eletrônico de transmissão de análise de aberração de resolução atômica em combinação com simulações micromagnéticas, os autores podem revelar pela primeira vez a estrutura atômica das únicas fases presentes e estabelecer uma correlação direta com as propriedades magnéticas macroscópicas. Com um desenvolvimento posterior, esse conhecimento pode ser aplicado para a produção de ímãs permanentes de cobalto de samário com desempenho magnético melhorado.

moléculas de imas permanentes
moléculas de imas permanentes

Ímãs permanentes controlados por pinagem que operam a temperaturas elevadas acima de 100 ° Celsius, impulsionam os desempenhos dos dispositivos de aplicações industriais baseadas em ímãs. Estes incluem tubos de microondas, giroscópios e acelerômetros, rodas de reação e momentum para controlar e estabilizar satélites, rolamentos magnéticos, sensores e atuadores. Sm2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 é um importante sistema de material utilizado industrialmente, uma vez que possui uma temperatura elevada de Curie e uma anisotropia magnetocristalina elevada. Ao contrário dos ímãs permanentes com Nd-Fe-B controlados por nucleação, o tipo Sm2Co17 mantém suas excelentes propriedades magnéticas em temperaturas elevadas.

Para obter tais desempenhos magnéticos elevados, é necessário obter um controle preciso dos parâmetros de síntese durante o processo de fabricação de um ímã e compreender completamente a estrutura e o comportamento da escala atômica das fases envolvidas.

Uma magnetização de saturação mais elevada obtida pelo aumento do teor de ferro é essencial para produzir produtos energéticos maiores nestes ímãs permanentes controlados de retenção de tipo Sm2Co17 de terras raras. Os cientistas da TU Darmstadt desenvolveram modelos de ímãs com um aumento do teor de ferro com base em uma nanoestrutura única e uma modificação química que adiciona ferro, cobre e zircônio. O Dr. Leopoldo Molina-Luna, que foi o autor correspondente da publicação, apresentou os resultados na “Conferência da Natureza sobre Microscopia Electrónica para Materiais – Os Próximos Dez Anos” comemorado na Universidade de Zhejiang, em Hangzhou, China (24 de maio a 27 de maio) . Esta conferência reuniu especialistas líderes no campo da microscopia eletrônica para ciência de materiais.

Pesquisa de acompanhamento para aumentar o desempenho magnético

Outras investigações planejadas na TU Darmstadt neste sistema de material incluem estudos dependentes da temperatura usando um suporte de TEM in situ baseado em microdelectônicos (MEMS) recentemente adquirido. Ao implementar esta configuração de última geração em combinação com técnicas avançadas de simulação, os cientistas da TU Darmstadt imaginam investigar ainda mais os mecanismos que levam a performances magnéticas melhoradas nos sistemas de imanes permanentes baseados em samário-cobalto e relacionados. Isso representaria um grande avanço no campo. Além disso, as medições de dicroísmo quiral magnético (EMCD) específicas de energia de electrões do site são planejadas para uma determinação de estrutura magnética local quantitativa, em colaboração com colegas do Centro Nacional de Microscopia Eletrônica de Pequim.

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Caroline Ramos