Buzz
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Cambridge (Anh) và Áo đã phát hiện ra phương pháp mới tiềm năng để chế tạo nam châm hiệu suất cao dùng trong tuabin gió và ô tô điện mà không cần sử dụng đến nguyên tố đất hiếm, mà thường chỉ được Trung Quốc cung cấp.
Nhóm nghiên cứu này đã tìm ra cách tạo ra tetrataenite, loại 'nam châm vũ trụ' tự nhiên trong thiên thạch, một quá trình cần hàng triệu năm.
Trong phương pháp mới này, họ đã sử dụng phốt-pho, một nguyên tố phổ biến, để tạo ra tetrataenite mà không cần các phương pháp đắt tiền.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Khoa học Tiên tiến (Advanced Science).
Phương pháp mới này hứa hẹn giúp sản xuất nam châm hiệu suất cao mà không cần sử dụng đất hiếm, nguyên liệu mà Trung Quốc chiếm hơn 80% nguồn cung toàn cầu.
Nam châm hiệu suất cao là công nghệ quan trọng trong xây dựng nền kinh tế không carbon, nhưng đối với các nam châm vĩnh cửu, đất hiếm vẫn là vấn đề.
Dù tên gọi là 'đất hiếm' nhưng chúng không hiếm trong vỏ Trái đất. Tuy nhiên, Trung Quốc độc quyền sản xuất hầu hết đất hiếm trên thế giới. Năm 2017, Trung Quốc chiếm 81% nguồn cung đất hiếm toàn cầu.
Các quốc gia khác như Úc cũng khai thác đất hiếm, nhưng lo ngại về nguồn cung có thể tăng khi căng thẳng chính trị với Trung Quốc gia tăng.
Giáo sư Lindsay Greer từ Đại học Cambridge nói: “Các mỏ đất hiếm ở những nơi khác khó khai thác: phải khai thác nhiều vật liệu để lấy ít đất hiếm”.
Ông Greer cũng nói rằng, với tác động môi trường và phụ thuộc vào Trung Quốc, cần tìm kiếm vật liệu thay thế không dùng đất hiếm.
Tetrataenit, hợp kim sắt-niken có cấu trúc đặc biệt, là lựa chọn thay thế tiềm năng nhất. Tetrataenit hình thành trong hàng triệu năm khi thiên thạch nguội, tạo thành một cấu trúc tinh thể đặc biệt tạo ra vật liệu từ tính giống nam châm đất hiếm.
Thiên thạch, nơi tạo ra nam châm tetrataenit tự nhiên hàng triệu năm.
Những năm 1960, các nhà khoa học đã sản xuất tetrataenit nhân tạo bằng cách bắn neutron vào hợp kim sắt-niken, nhưng phương pháp này không thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
Bây giờ, Greer và đồng nghiệp từ Viện Khoa học Hàn lâm Áo và trường Đại học Montanuniversität ở Leoben đã tìm ra một giải pháp thay thế khả thi mà không cần phải chờ hàng triệu năm làm lạnh hoặc chiếu xạ neutron.
Nhóm nghiên cứu đã khám phá các tính chất cơ học của hợp kim sắt-niken chứa phốt pho - một nguyên tố cũng có trong thiên thạch.
Các nhà nghiên cứu cho biết phốt pho, có trong thiên thạch, giúp nguyên tử sắt và niken di chuyển nhanh hơn, tạo thành một khối có trật tự cần thiết mà không cần phải đợi hàng triệu năm. Bằng cách trộn sắt, niken và phốt pho với tỉ lệ phù hợp, họ có thể tăng tốc độ hình thành tetrataenit từ 11 đến 15 bậc độ lớn, sao cho nó hình thành trong vài giây trong một quá trình đơn giản.
Greer nói: “Điều đặc biệt là chúng ta không cần xử lý đặc biệt: chúng tôi chỉ cần nấu chảy hợp kim, đổ vào khuôn và chúng tôi đã có tetrataenite. Quan điểm trước đây trong lĩnh vực này là bạn không thể có được tetrataenite trừ khi bạn làm điều gì đó cực đoan, vì nếu không, bạn sẽ phải đợi hàng triệu năm để nó hình thành. Kết quả này thể hiện sự thay đổi hoàn toàn trong cách chúng ta nghĩ về vật liệu này”.
Mặc dù nhóm nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp hứa hẹn để sản xuất tetrataenite, nhưng vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để xác định liệu nó có phù hợp với nam châm hiệu suất cao hay không. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ làm việc với các nhà sản xuất nam châm lớn về vấn đề này.
