Các nhà khoa học từ Viện Vật liệu Quốc gia gần đây đã công bố việc phát triển hợp kim kim loại chuyển tiếp đất hiếm mới có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên 500 độ trong khi vẫn duy trì tính chất từ mạnh. Những hợp kim mới này giải quyết được thách thức lâu dài đối với các ứng dụng như làm lạnh từ tính, hệ thống làm mát từ tính và đánh lửa nhiên liệu hóa thạch hỗ trợ từ tính ở nhiệt độ cao.
Nam châm thông thường dựa trên hợp kim NdFeB và SmCo thể hiện tính chất từ giảm trên 300 độ do tính dị hướng giảm và sự khuếch tán tăng tốc của các nguyên tố đất hiếm. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã tạo hợp kim các nguyên tố đất hiếm với các kim loại chuyển tiếp dồi dào như sắt và coban, đồng thời tối ưu hóa thành phần và kiểm soát cấu trúc vi mô của hợp kim. Họ phát hiện ra rằng việc tăng số lượng các á kim như Si và Al và giảm kích thước hạt có thể cải thiện hiệu quả tính ổn định ở nhiệt độ cao.
Các hợp kim mới phát triển đã chứng minh được từ tính mạnh ngay cả sau quá trình lão hóa nhiệt dài hạn ở 600 độ. Tích năng lượng cực đại của chúng ở 500 độ vẫn cao hơn 10MGOe, tương đương với nam châm NdFeB thương mại ở nhiệt độ phòng. Chi phí của các hợp kim này cũng thấp hơn do việc sử dụng ít hơn các nguyên tố đất hiếm. Chúng cho thấy triển vọng đầy hứa hẹn cho việc thương mại hóa trong các thiết bị và linh kiện từ tính cao cấp hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt các hợp kim mới này theo cách có thể mở rộng và tiết kiệm chi phí vẫn còn là thách thức. Các nhà khoa học cho rằng các kỹ thuật đông đặc nhanh và hợp kim cơ học có thể thu hẹp khoảng cách giữa thành công ở quy mô phòng thí nghiệm và ứng dụng công nghiệp. Cần có sự hợp tác giữa các quốc gia và các ngành để đẩy nhanh quá trình chuyển giao công nghệ.
Bước đột phá này mở đường cho thế hệ nam châm nhiệt độ cao tiếp theo không cần bổ sung dysprosi và terbi đắt tiền. Việc áp dụng rộng rãi hơn các hợp kim mới này có thể làm giảm sự phụ thuộc vào các vật liệu quan trọng và cải thiện tính ổn định của chuỗi cung ứng các sản phẩm từ tính chiến lược. Nhìn chung, khám phá này có ý nghĩa quan trọng đối với các công nghệ năng lượng bền vững và động cơ tiên tiến.
