Empleados de NUST MISIS descubrieron que la disminución de las características magnéticas en una prometedora aleación basada en manganeso, aluminio y galio está relacionada con defectos en su estructura interna. Estos defectos reducen la magnetización del material en aproximadamente un 10%. Los resultados obtenidos ayudarán a desarrollar nuevos enfoques para crear imanes permanentes más potentes y asequibles para la energía, el transporte y la industria electrónica.
Los imanes permanentes se utilizan en motores eléctricos, generadores, sensores y otros dispositivos. Las mejores características hoy en día las proporcionan los materiales de tierras raras, pero su producción es costosa y depende de recursos limitados. Por lo tanto, en todo el mundo se buscan activamente alternativas basadas en metales disponibles. Uno de los candidatos prometedores es la aleación de manganeso, aluminio y galio, que es capaz de mantener fuertes propiedades magnéticas sin el uso de elementos de tierras raras. Sin embargo, en la práctica, sus características a menudo resultan ser inferiores a las calculadas.
Investigadores de MISIS estudiaron una aleación Mn-Al-Ga de enfriamiento rápido utilizando microscopía electrónica de transmisión y modelado computacional a nivel atómico. El análisis mostró que se forma una gran cantidad de defectos lineales de la red cristalina dentro del material. Estos defectos forman límites entre las secciones del cristal, donde se altera el orden original de los átomos.
Los científicos establecieron que es cerca de estos límites donde surge un enlace antiferromagnético entre los átomos de manganeso. Como resultado, parte de los átomos compensan la acción magnética de los demás, lo que lleva a una disminución de la magnetización total del material. Tales defectos pueden reducir la magnetización de saturación en aproximadamente un 10%. Los investigadores lograron por primera vez relacionar directamente las características de la estructura interna de la aleación con el deterioro de sus propiedades magnéticas.
En MISIS señalaron que la comprensión de este mecanismo permite buscar de manera específica formas de reducir el número de defectos o prevenir su formación ya en la etapa de obtención de la aleación. Los resultados de la investigación abren nuevas posibilidades para mejorar los materiales magnéticos a base de manganeso. En el futuro, esto permitirá crear imanes más eficientes y asequibles para la energía, el transporte y la industria electrónica sin el uso de elementos de tierras raras escasos.
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