Fossiele brandstoffen worden steeds meer vervangen door elektriciteit uit zon, wind en water. Voldoende hernieuwbare energie is echter slechts het beginpunt naar klimaatneutraliteit. Een echte overgang naar een duurzame economie is alleen mogelijk met de elektrificatie van onze infrastructuur, die in grote mate afhankelijk is van geoptimaliseerde en kosteneffectieve magnetische materialen – bijvoorbeeld bij het gebruik van windturbines, elektromobiliteit of zelfs magnetische koeling als alternatief voor conventionele gascompressiekoeling.
Tot dusver zijn de beste magneten echter geproduceerd met behulp van zeldzame aardmetalen en dus grondstoffen die in de nabije toekomst in beperkte hoeveelheden beschikbaar zullen zijn. De Europese Unie is voor 14 van de 27 cruciale grondstoffen voor 100 procent afhankelijk van buitenlandse leveranciers. De Europese Innovatieraad steunt nu een Europees onderzoeksproject naar nieuwe magnetische materialen waarvoor deze kritieke grondstoffen niet nodig zijn, onder leiding van de TU Darmstadt. Dit zal economische afhankelijkheid voorkomen en de productie van magneten kosteneffectiever maken, aangezien alleen direct beschikbare grondstoffen zullen worden gebruikt.
Betere magneten onafhankelijk van zeldzame aarden en kobalt
“Het doel van het project is het synthetiseren, produceren en testen van nieuwe legeringen die geschikt zijn voor permanente magneten en magnetocalorische toepassingen zonder gebruik te maken van zeldzame aarden en kobalt,” legt Oliver Gutfleisch uit, hoogleraar functionele materialen aan de afdeling materiaal- en aardwetenschappen van de Technische Universiteit van Darmstadt en coördinator van het nieuwe project. “Deze stap is cruciaal om de elektrificatie van onze infrastructuur te versnellen.”
Conventionele legeringen bestaan traditioneel uit één tot twee hoofdelementen en verschillende andere elementen in kleine hoeveelheden. Het onderzoeksteam heeft nu een nieuw ontwerpconcept voor magneten ontwikkeld: “Onze legeringen bestaan uit verschillende hoofdelementen in relatief hoge concentraties, in vakjargon bekend als legeringen met een hoge entropie. Hierdoor kunnen de eigenschappen van de afzonderlijke elementen ten volle worden benut, wat betekent dat de nieuwe magneten niet alleen duurzamer, maar ook kneedbaarder en corrosiebestendiger zullen zijn,” aldus Dr. Liuliu Han, projectleider aan het Max Planck Instituut voor IJzeronderzoek, dat ook projectpartner is.
