Nanodeeltjes vormen een alternatief voor het zeldzame aardmetaal neodymium in sterke magneten. Die sterke magneten zitten onder andere die in de motoren van elektrische auto’s en de generatoren van windturbines. Aangezien neodymium lastig is te winnen en wispelturig van prijs, is de industrie naarstig op zoek naar een alternatief. De nanodeeltjes kunnen zo'n alternatief zijn.
Onderzoekers van de universiteiten van het Italiaanse Firenze en Parma en van Antwerpen maakten nanodeeltjes van een ijzer-kobaltverbinding, waarbij de kern van het deeltje niet magnetiseerbaar is en de schil wel. Dat komt doordat ijzer-kobalt twee varianten kent - eentje mét en eentje zonder aantrekkingskracht. De grootte van de kern is naar wens tussen de 6 en 18 nm, de schil is steeds 2 nm dik.
Hybride nanodeeltjes
Dat het de onderzoekers is gelukt dit materiaal te maken is te danken aan de grote vooruitgang die is geboekt in de nanowereld. Tegenwoordig kan een lab op nanoschaal deeltjes synthetiseren die bestaan uit verschillende componenten. Deze hybride nanodeeltjes hebben vaak bijzondere eigenschappen.
Zo hebben de ijzer-kobaltdeeltjes de bijzondere eigenschap van relatief sterk permanent magnetisme, dankzij de wisselwerking tussen de niet-magnetiseerbare kern en de magnetiseerbare schil. De onderzoekers wijzen erop dat gangbare theorieën niet geschikt zijn om dit verschijnsel volledig te verklaren; in hun experiment hebben ze het fenomeen gewoon gemeten.
Windmolens en motoren
De zoektocht naar nieuwe materialen met sterke magnetische eigenschappen komt voort uit het toenemend gebruik ervan in generatoren van windturbines en de motoren van elektrische auto’s. Nu worden daar magneten gebruikt die zijn gemaakt met het zeldzame aardmetaal neodymium. Alleen al voor de Prius is 1 kg van het metaal nodig, voor windturbines van een MW is ongeveer 200 kg neodymium nodig.
Hoewel de beschikbaarheid van neodymium vooralsnog geen probleem vormt - er zit genoeg in de aarde - en de prijs na een scherpe piek in 2011 inmiddels ook weer fors is gedaald, is er vanwege de mijnbouw die ervoor nodig is en de prijsgevoeligheid toch dringende behoefte aan een alternatief. De onderzoekers hebben nu laten zien dat zo'n alternatief wellicht uit de nanowereld kan komen. IJzer-kobaltverbindingen zijn in theorie aanzienlijk goedkoper en makkelijker te maken wanneer dat eenmaal op industriële schaal gebeurt.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.