Ridurre la dipendenza dell’Europa dalle terre rare
Gli scienziati sostenuti dal progetto ExtendGlass, finanziato dall’UE, potrebbero aver trovato una nuova strada per produrre i magneti ad alte prestazioni necessari per le tecnologie a basse emissioni di CO2. Il nuovo approccio, descritto in uno studio pubblicato sulla rivista «Advanced Science», elimina la necessità di impiegare terre rare, per rifornirsi delle quali, attualmente, l’Europa dipende quasi esclusivamente dalla Cina. Questo paese domina la produzione globale di tali materiali, utilizzati per produrre i migliori magneti permanenti oggi disponibili. Pertanto, viste le crescenti tensioni geopolitiche tra Cina e Occidente, sono emersi timori riguardo la continuità dell’approvvigionamento di terre rare. «I giacimenti di terre rare esistono anche altrove, ma le operazioni di estrazione sono altamente distruttive: occorre estrarre un’enorme mole di materiale per ottenere una piccola quantità di terre rare», spiega l’autore senior dello studio, il prof. Lindsay Greer dell’Università di Cambridge, che ospita il progetto ExtendGlass, in un articolo pubblicato sul sito web dell’ateneo. «Considerati l’impatto ambientale e la forte dipendenza dalla Cina, è stata avviata una ricerca urgente di materiali alternativi che non richiedano l’uso di terre rare.» Un sostituto molto promettente è rappresentato da una lega di ferro-nichel, la tetrataenite, rinvenuta in meteoriti. Quando questi corpi celesti si raffreddano gradualmente, la tetrataenite si sviluppa naturalmente nel corso di milioni di anni. In questo modo gli atomi di ferro e nichel hanno il tempo di formare una struttura particolarmente ordinata che, a sua volta, dà origine a un materiale con proprietà magnetiche simili a quelle dei magneti di terre rare. Data l’impossibilità di attendere milioni di anni, negli anni Sessanta è stata creata la tetrataenite artificiale, bombardando leghe di ferro e nichel con neutroni per creare la struttura atomica desiderata. Questo metodo, tuttavia, è ancora migliorabile. «Da allora, la scienza è stata affascinata dall’idea di ottenere questa struttura ordinata, ma è sempre sembrato un traguardo molto lontano», osserva il prof. Greer.
La bellezza nella semplicità
L’obiettivo sembrava estremamente remoto fino ad oggi. Ma il team di ricerca ha trovato una potenziale soluzione che non richiede né milioni di anni di raffreddamento né l’irradiazione con neutroni. La scoperta è stata fatta durante lo studio delle proprietà meccaniche di leghe di ferro-nichel contenenti piccole quantità di fosforo. Come si legge nella notizia, il fosforo, anch’esso presente nei meteoriti, «permette agli atomi di ferro e nichel di muoversi più velocemente e di impilarsi in modo ordinato come necessario, senza attendere milioni di anni». La squadra del progetto ha mescolato ferro, nichel e fosforo nelle giuste quantità, accelerando notevolmente la formazione della tetrataenite, tanto da produrre il materiale in pochi secondi. «L’aspetto sorprendente è che non è stato necessario alcun trattamento speciale: abbiamo semplicemente fuso la lega, per poi versarla in uno stampo e produrre la tetrataenite», commenta il prof. Greer. «Precedentemente, nel settore si pensava che non fosse possibile ottenere la tetrataenite senza operazioni estreme, perché l’alternativa era attendere milioni di anni per la sua formazione. Questo risultato rappresenta un cambiamento radicale nel modo di pensare a questo materiale.» Sebbene l’approccio proposto da ExtendGlass (Extending the range of the glassy state: Exploring structure and property limits in metallic glasses) potrebbe avere in serbo grandi potenzialità, è necessario ulteriore lavoro per scoprire se sia adatto ai magneti ad alte prestazioni. Come riferito nella notizia, i ricercatori sperano di collaborare con i principali produttori di magneti per mettere alla prova il proprio metodo. Per ulteriori informazioni, consultare: pagina web del progetto ExtendGlass
Parole chiave
ExtendGlass, magnete, terra rara, ferro, nichel, fosforo, tetrataenite, lega ferro-nichel
