Två av de deltagande forskarna:Leopoldo Molina-Luna (l.) Och Michael Dürrschnabel som arbetar vid aberrationskorrigerat skanningstransmissionselektronmikroskop. Upphovsman:Felipe Fernandes
Forskare vid TU Darmstadt undersökte på atomnivå hur förändringar i järninnehåll påverkar mikrostrukturen hos samariumkoboltbaserade permanentmagneter. Deras resultat publicerades i Naturkommunikation . På sikt kan de bidra till utvecklingen av permanenta magneter med förbättrad magnetisk prestanda. Dessa magneter finns i mikrovågsrör, gyroskop och satellitkontroller, till exempel.
Även om samariumkoboltmagneter (Sm 2 Co 17 magneter), en typ av sällsynta jordartsmagneter, utvecklades i början av 1960 -talet har den underliggande domänväggens fästningsmekanism varit okänd. Forskare vid TU Darmstadt visade att järnhalten styr bildandet av en diamantformad cellulär struktur som dominerar tätheten och styrkan hos domänväggens fästplatser och därmed coerciviteten, med andra ord motståndet magneten ställer mot demagnetisering.
Genom att använda ett atomupplöst aberrationskorrigerat (skanning) överföringselektronmikroskop i kombination med mikromagnetiska simuleringar kunde författarna för första gången avslöja atomstrukturen för de enstaka faserna och skapa en direkt korrelation till de makroskopiska magnetiska egenskaperna. Med vidare utveckling, denna kunskap kan tillämpas för att producera permanenta magneter av samariumkobolt med förbättrad magnetisk prestanda.
Pinnekontrollerade permanentmagneter som arbetar vid förhöjda temperaturer över 100 ° Celsius ökar prestandan hos magnetbaserade industriella applikationer. Dessa inkluderar mikrovågsrör, gyroskop och accelerometrar, reaktions- och momentumhjul för att styra och stabilisera satelliter, magnetiska lager, sensorer och ställdon. Sm 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 är ett viktigt industriellt använt materialsystem eftersom det har både en hög Curie -temperatur och en hög magnetokristallin anisotropi. Till skillnad från kärnbildningsstyrda Nd-Fe-B-baserade permanentmagneter, Sm 2 Co 17 -typ behåller sina utmärkta magnetiska egenskaper vid förhöjda temperaturer.
Atomupplösning Z-kontrastbild av en representativ del av den Zr-rika trombocytfasen i falska färger. Kredit:ANSVAR
För att uppnå sådana höga magnetiska prestanda är det nödvändigt att få exakt kontroll över syntesparametrarna under tillverkningsprocessen av en magnet och att noggrant förstå atomskalans struktur och beteende hos de involverade faserna.
En högre mättnadsmagnetisering erhållen genom ökat järninnehåll är avgörande för att ge större energiprodukter i dessa Sm-sällsynta jordartsmetaller 2 Co 17 -typ fastnålade kontrollerade permanentmagneter. Forskarna vid TU Darmstadt utvecklade modellmagneter med ett ökat järninnehåll baserat på en unik nanostruktur och en kemisk modifiering som tillför järn, koppar och zirkonium. Dr Leopoldo Molina-Luna, vem var motsvarande författare till publikationen, presenterade resultaten vid "Nature Conference on Electron Microscopy for Materials - The Next Ten Years" som firades vid Zhejiang University i Hangzhou, Kina (24 maj – 27 maj). Denna konferens samlade ledande experter inom elektronmikroskopi för materialvetenskap.
Uppföljningsforskning för att öka magnetisk prestanda
Ytterligare undersökningar planerade vid TU Darmstadt på detta materialsystem inkluderar temperaturberoende studier med hjälp av en nyligen förvärvad DENSsolutions mikroelektromekaniska system (MEMS) chipbaserade in situ TEM-hållare. Genom att implementera denna toppmoderna installation i kombination med avancerade simuleringstekniker tänker forskarna vid TU Darmstadt att ytterligare undersöka mekanismerna som leder till förbättrade magnetiska prestanda i samariumkoboltbaserade och relaterade permanentmagnetsystem. Detta skulle representera ett stort genombrott inom området. Vidare, platsspecifika elektronenergiförlust magnetiska kirala dikroism (EMCD) mätningar planeras för en kvantitativ lokal magnetisk strukturbestämning i samarbete med kollegor från Pekings nationella centrum för elektronmikroskopi.
