Металл из космоса может произвести революцию в электронике — от iPhone до истребителей

AOinformНаука 24.08.2023 в 07:375140
Металл из космоса может произвести революцию в электронике — от iPhone до истребителей
Фото: Getty Images
Ученые почти смогли воссоздать редчайший металл тетратенит, который обладает магнитными свойствами

Ученые из Кембриджского университета кафедры материаловедения заявили, что смогли синтезировать уникальный металл тетратенит, который можно использовать для производства сильных магнитов, необходимых для работы электроники. Об этом пишет сайт Popular Mechanics.

Для этого они взяли обычно встречающиеся минералы и нагрели их выше температуры плавления, чтобы создать некогда — неуловимый металл. Ученые взяли никель и железо и нагрели их в печи, за одним исключением: когда расплав остывает, команда исследователей применяет "экзистенциальный стресс", помогающий сформировать особые тетрагональные формы.

Тетратенит впервые нашли в образцах упавшего на юго-западе Франции метеорите. Геологи сделали захватывающее открытие: шар космической породы, упавший на Сен-Северен, содержал тетратенит, который был обнаружен лишь недавно. Образец, извлеченный из метеорита, имел диаметр около 40 микрометров, то есть всего лишь ширину человеческого волоса, но металл мог бы произвести революцию в мировом производстве электроники — от iPhone до истребителей.

Название металла происходит от его формы и состава: тетратенит имеет тетрагональную структуру, состоящую из тенита, сплава, образующегося при соединении никеля с железом. Он похож на редкоземельные металлы, необходимые для производства сильных магнитов, которые питают многие современные потребительские устройства, аккумуляторы для электромобилей, военное оружие и оборудование, необходимое для инфраструктуры возобновляемых источников энергии.

Конечно, тетратенит не уникален – его свойства можно получить из редкоземельных материалов нашей планеты. Но проблема кроется в самом термине "редкоземельные". Это значит, что их не так много, их добыча стоит дорого и она не экологична. К тому же, на данный момент около 70% добычи всех редкоземельных металлов находится под контролем Китая, что делает от него зависимым весь остальной мир в сегменте производства электроники.

Спрос на продукты, содержащие редкоземельные элементы, только растет, что делает группу из 17 металлических элементов одними из самых востребованных ресурсов на планете. По данным Министерства энергетики США, мировой спрос на редкоземельные элементы, как ожидается, увеличится на 400 процентов в течение следующих нескольких десятилетий.

Но вот если бы удалось синтезировать (искусственно создавать) подобные металлы, то и зависимость от Китая исчезла бы, и развитие электроники двигалось бы быстрее. К счастью, ученым Кембриджа удалось синтезировать тетратенит. Лабораторная версия обладает магнитными свойствами, которые соблазнительно близки к редкоземельным минералам, таким как неодим, празеодим и диспрозий. Магнитный тетратенит может занять их место, обеспечивая питанием бесчисленное количество устройств на десятилетия вперед.

Чтобы стала понятна важность открытия ученых, просто представьте, что, например, для атомной подводной лодки класса "Вирджиния" требуется 4 тонны постоянных магнитов, изготовленных из редкоземельных металлов. Постоянные магниты всегда являются магнитными, в отличие от электрических магнитов, которым для работы требуется электрический заряд. Каждый стелс-истребитель F-35 содержит почти 400 кг редкоземельных магнитов, которые используются для управления его системами вооружения, радаром и рулями направления. А предложение Министерства энергетики и внутренних дел США о выработке 86 гигаватт энергии морского ветра к 2050 году потребует более 17 000 тонн неодима.

Мощный магнит, не основанный на редкоземельных элементах — это потенциальный переломный момент. Готовые магниты могут представлять собой небольшие кусочки, не толще долларовой купюры для динамика iPhone, или могут быть сформированы в большие формы для создания магнитов, используемых в ветряных турбинах. Независимо от их формы и размера, постоянные магниты есть повсюду. Например, Модель Tesla Y с 0,5 кг постоянных магнитов и электрическим зарядом не больше, чем у iPad может разогнаться до 100 км/ч менее чем за четыре секунды. Эта сила заставляет мир требовать редкоземельных минералов и их супермагнитных свойств.

Правда после хорошей новости от ученых есть и неприятная — еще многое предстоит сделать для того, чтобы синтез тетратенит стал промышленным. Ученым нужно сделать как можно больше подтверждающих экспериментов, а затем разработать производственный процесс, позволяющий производить тетратенит последовательно и в больших масштабах. На это, по их мнению, уйдут годы, но главное, что первый шаг уже сделан.

Аватар Skibair Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform

24.08.2023 в 07:37 514 Наука
0.0
Комментариев: 0
Войдите, чтобы оставить комментарий.