Eine neue Generation hochleistungsfähiger Dauermagneten, die nicht auf Seltenerdelementen basieren
Die Forschung liegt nicht nur wissenschaftlichem Interesse zugrunde, sondern unter anderem auch den Anforderungen der Elektrofahrzeug- und Windenergieindustrien. Das Seltenerd-Dauermagneten (Permanent Magnet, PM)-Segment macht über 60 % des gesamten Marktes für Magnete oder mehr als sechs Milliarden US-Dollar aus. Den übrigen Anteil machen vor allem Ferrite und die Aluminium-Nickel-Cobalt (AlNiCo)-Familie im Bereich von Eisenlegierungen aus. Es gibt eine Reihe von PM-Familien. Die leistungsstärksten Dauermagneten basieren auf Seltenerdelementen. Neodym-Eisen-Bor-Magneten sind eine gute Alternative, diese sind jedoch kostenintensiv und haben eine maximale Betriebstemperatur von lediglich 200 °C. Für höhere Betriebstemperaturen, jedoch zu noch höheren Kosten, stehen die Samarium–Cobalt-1:5- und -2:17-Familien zur Verfügung. Das Ziel des Projekts REFREEPERMAG (Rare earth free permanent magnets) bestand unter Anwendung von Nanotechnologiestrategien in der Gestaltung und Herstellung von Dauermagneten der nächsten Generation, ohne auf kritische strategische Materialien zurückzugreifen. Der erste Schritt beinhaltet eine theoretische Modellierung unter Anwendung eines Ansatzes, der die vielversprechendsten Nanostrukturen kombiniert, um eine hohe Leistung zu erreichen. Für die Synthetisierung und Herstellung neuer Materialien wurde eine Vielzahl physikalischer und chemischer Strategien angewandt. Dies betraf unter anderem eine kombinatorische Synthese und eine modifizierte Polyolsynthese von Nanodrähten, Galvanisierungen, Ausfällungen, Sol-Gele und die Elektrochemie. Im Rahmen des Projekts wurden diese Materialien zudem umfassend hinsichtlich deren struktureller, mikrostruktureller, magnetischer und Transporteigenschaften beschrieben. Die Messungen waren unter anderem der Materialzusammensetzung, der Kristallographie, der Oberflächenmorphologie sowie dem elektrischen und thermischen Transportverhalten gewidmet. Die Materialien mit der besten Leistung wurden für die Herstellung realistischer Geräte ausgewählt und die beteiligten industriellen Partner testen diese Geräte nun in deren jeweiligem Fachgebiet. Die Geräteentwürfe mit der besten Leistung werden zur Anwendung in Nischenbereichen für eine Lizenzierung und Massenfertigung vorbereitet.
Schlüsselbegriffe
Dauermagneten, Seltenerdelemente, Ferrite, AlNiCo, REFREEPERMAG
