Dois dos cientistas participantes:Leopoldo Molina-Luna (L.) e Michael Dürrschnabel trabalhando no microscópio eletrônico de transmissão de varredura com correção de aberração. Crédito:Felipe Fernandes
Cientistas da TU Darmstadt exploraram em nível atômico como as mudanças no teor de ferro influenciam a microestrutura dos ímãs permanentes à base de samário-cobalto. Seus resultados foram publicados em Nature Communications . No longo prazo, eles podem contribuir para o desenvolvimento de ímãs permanentes com desempenho magnético aprimorado. Esses ímãs podem ser encontrados em tubos de microondas, giroscópios e controles de satélite, por exemplo.
Embora os ímãs de samário-cobalto (Sm 2 Co 17 ímãs), um tipo de ímãs permanentes de terras raras, foram desenvolvidos no início dos anos 1960, o mecanismo de fixação da parede de domínio subjacente permaneceu desconhecido. Cientistas da TU Darmstadt mostraram que o teor de ferro controla a formação de uma estrutura celular em forma de diamante que domina a densidade e a força dos locais de fixação da parede do domínio e, portanto, a coercividade, em outras palavras, a resistência que o ímã oferece contra a desmagnetização.
Usando um microscópio eletrônico de transmissão com correção de aberração (varredura) de resolução atômica em combinação com simulações micromagnéticas, os autores puderam revelar pela primeira vez a estrutura atômica das fases únicas presentes e estabelecer uma correlação direta com as propriedades magnéticas macroscópicas. Com mais desenvolvimento, esse conhecimento pode ser aplicado para produzir ímãs permanentes de samário-cobalto com desempenho magnético aprimorado.
Ímãs permanentes controlados por pino operando em temperaturas elevadas acima de 100 ° Celsius aumentam o desempenho do dispositivo de aplicações industriais baseadas em ímã. Estes incluem tubos de microondas, giroscópios e acelerômetros, rodas de reação e impulso para controlar e estabilizar os satélites, rolamentos magnéticos, sensores e atuadores. Sm 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 é um importante sistema de material usado industrialmente, uma vez que possui uma alta temperatura de Curie e uma alta anisotropia magnetocristalina. Ao contrário dos ímãs permanentes baseados em Nd-Fe-B controlados por nucleação, o Sm 2 Co 17 -tipo mantém suas excelentes propriedades magnéticas em temperaturas elevadas.
Imagem de contraste Z de resolução atômica de uma parte representativa da fase de plaquetas rica em Zr em cores falsas. Crédito:RESPONSE
Para obter tais desempenhos magnéticos elevados, é necessário obter um controle preciso dos parâmetros de síntese durante o processo de fabricação de um ímã e compreender completamente a estrutura em escala atômica e o comportamento das fases envolvidas.
Uma maior magnetização de saturação obtida pelo aumento do teor de ferro é essencial para o rendimento de produtos de energia maiores nestes Sm de terras raras 2 Co 17 -tipo de fixação de ímãs permanentes controlados. Os cientistas da TU Darmstadt desenvolveram modelos de ímãs com um maior teor de ferro com base em uma nanoestrutura única e uma modificação química que adiciona ferro, cobre e zircônio. Dr. Leopoldo Molina-Luna, quem era o autor correspondente da publicação, apresentou os resultados na "Conferência da Natureza sobre Microscopia Eletrônica para Materiais - Os Próximos Dez Anos" celebrada na Universidade de Zhejiang em Hangzhou, China (24 a 27 de maio). Esta conferência reuniu os principais especialistas no campo da microscopia eletrônica para a ciência dos materiais.
Pesquisa de acompanhamento para aumentar o desempenho magnético
Outras investigações planejadas na TU Darmstadt sobre este sistema de material incluem estudos dependentes da temperatura usando um suporte de TEM in situ baseado em chip DENSsolutions microelectromechanical systems (MEMS) recentemente adquirido. Ao implementar essa configuração de última geração em combinação com técnicas de simulação avançadas, os cientistas da TU Darmstadt pretendem investigar mais a fundo os mecanismos que levam a melhores desempenhos magnéticos em sistemas de ímãs permanentes à base de samário-cobalto e relacionados. Isso representaria um grande avanço no campo. Além disso, Medições de dicroísmo quiral magnético de perda de energia de elétrons específicas do local (EMCD) são planejadas para uma determinação quantitativa da estrutura magnética local em colaboração com colegas do Centro Nacional de Microscopia Eletrônica de Pequim.
