Heusler projesi, günümüzün sürekli mıknatıslarının aksine, sadece kolayca bulunabilen metalleri içeren kalıcı mıknatıslar üretmeyi hedeflemektedir.
Güçlü sabit mıknatıslar, örneğin tıbbi teşhis, elektrik üretimi veya elektromobilite gibi birçok teknik uygulama için vazgeçilmezdir. Şu anda, nadir toprak metalleri içeren alaşımlar bu amaç için kullanılmaktadır. Kaynakları sınırlı. Bu nedenle, Heusler projesinin araştırmacıları aynı isimde, çoğunlukla manyetik olmayan metallerin kalıcı bir manyetik malzeme oluşturduğu bileşikler arıyorlar.
Bazen bilimsel araştırmalar büyük dünya siyasetine dokunur. Heusler projesi buna bir örnektir. Max Planck Katıların Kimyasal Fiziği ve Mikroyapı Fiziği Enstitüsü ve Fraunhofer Malzeme Mekaniği Enstitüsü IWM'den bilim adamları, tamamen manyetik olmayan elementlerden bile oluşabilen ve hala kalıcı mıknatıslar olarak kullanılabilen kimyasal bileşikler arıyor. Elektrik motorlarında, manyetik rezonans görüntüleme tarayıcılarında, rüzgar türbinlerinde ve veri depolama için güçlü kalıcı mıknatıslar gereklidir. Günümüzde bu tür mıknatıslar, samaryum veya neodimyum gibi melodik isimlerle geçen nadir toprak metalleri içerir. Burası malzeme biliminin politik bir mesele haline geldiği yerdir. Çünkü bugün neredeyse tüm nadir metaller Çin'den geliyor. Dünya çapında birçok şirket ve politikacıdaki heyecan, buna paralel olarak, ülke, adı verilen çevre koruma nedenleriyle 2010 yılında nadir toprakların ihracatını kısıtladığında büyüktü.
Çin şimdi ihracat üzerindeki kısıtlamaları kaldırmış olsa bile, Heusler projesinin bilim adamları nadir toprak metallerine ve Çin ihracat politikasına olan bağımlılıklarını sona erdirmek istiyor. Dresden'deki Max Planck Katıların Kimyasal Fiziği Enstitüsü yöneticisi ve araştırma projesinin koordinatörlerinden biri olan Claudia Felser, "Hazır malzemelerden yapılmış yeni kalıcı mıknatıslar arıyoruz" diyor. "Ve bu tür malzemeleri hiçbir yerde aramıyoruz, ancak Heusler bileşikleri arasında." Heusler bileşikleri genellikle manganez, bakır, galyum, kalay veya alüminyum gibi manyetik olmayan metallerden oluşur. Kimyasal etkileşimlerinden dolayı bu metaller manyetik özellikler kazanabilir. Manyetik Heusler bileşikleri ayrıca kobalt, nikel veya demir gibi manyetik metaller içerebilir.
Uygun bileşikler ilk önce simüle edilir ve sonra sentezlenir
Günümüzün sürekli mıknatıslarına çekiciliği düşük olan farklı metallerin bir kombinasyonundan sonra, bilim adamları işbirliğini çok sistematik olarak aramaktadırlar. Halle an der Saale'deki Max Planck Mikroyapı Fiziği Enstitüsü Müdürü Eberhard Groß “İlk olarak hangi bileşiklerin istenen özelliklere sahip olabileceğini hesaplıyoruz” diye açıklıyor. Sadece eleman seçimine değil, aynı zamanda tam karışım oranına da bağlıdır. Claudia Felser'ın etrafındaki ekip daha sonra kendilerini umut verici bir şekilde simülasyonlarda sunan bileşikleri sentezler.
Eberhard Groß “Yumuşak manyetik bağlantılar için teorik tahminler çok iyi sonuç veriyor” diyor. Yumuşak manyetik malzemeler genellikle yüksek bir manyetik momente sahiptir ve küçük manyetik alanlar tarafından bile mıknatıslanabilir ve manyetikten arındırılabilir. Sonuncusu, birçok uygulamada, örneğin geleneksel jeneratörlerde, ancak kalıcı mıknatıslarda hoş geldiniz özelliğidir. Bunlar sert manyetiktir, bu nedenle yalnızca yüksek manyetik alanlarla mıknatıslanabilir ve manyetikten arındırılabilir. Bununla birlikte, sert manyetik malzemeler çoğu zaman sadece küçük bir manyetik momente sahiptir. Claudia Felser, "Her ikisini de istiyoruz: ancak güçlü bir manyetik alanla ters çevrilebilen harika bir manyetik an" diyor.
Sert mıknatıslar için mikro yapı önemlidir
Halle'deki Fraunhofer Malzeme Mekaniği IWM Enstitüsü'ndeki bir bilim adamı Thomas Höche ve çalışanları devreye giriyor. Bir malzemenin mikro yapısının özelliklerini nasıl etkilediği konusunda çok iyi anlaşılırlar. Claudia Felser “Özellikle sert manyetik malzemelerle bu önemli bir rol oynuyor” diyor.
Güçlü manyetik alanlarla güçlü bir şekilde mıknatıslanabilen bir malzeme, araştırmacıları zaten Claudia Felser'a bulmuş, ancak yalnızca kaybolan bir manyetik momenti vardır. Kalıcı bir mıknatıs olarak, malzeme bu nedenle henüz uygun değildir. Ayrıca, platin ve galyum ve tam olarak hazır olmayan iki malzeme içerir. Bununla birlikte, araştırmacılar bu materyali kullanmaya başlamış ve gereksinimleri daha iyi karşılaması öngörülen metal kombinasyonlarını öngörmüştür.
Claudia Felser, “Ancak bu nadir bulunan sabit mıknatısların yerini alabilecek tek bir malzeme bulmakla ilgili değil” diyor. “Heusler bileşiklerinin kimyasal fiziğini o kadar iyi anlamak istiyoruz ki özelliklerini özellikle ayarlayabiliyoruz.” Bu hedefe ulaşırlarsa, işbirliği ortakları ümit verici bir kombinasyonun başka bir grubun tesadüfi tarafından aşılacağından korkmak zorunda kalmayacaklardır. Çünkü sistematik arama, optimal kompozisyonu bulmalarına yardımcı olmalıdır. Ve onları bulduklarında, Fraunhofer iş arkadaşları tekrar talep ediliyor. Ayrıca ekonomik potansiyeli olan malzemeleri kullanma konusunda da çok fazla deneyime sahipler.
Kaynak: http://www.mpg.de/9390334/heusler-permanent-magnet
Metin: Peter Hergersberg
