Detta meteoritmaterial kan driva vår framtid med ren energi

Genom att ta reda på hur man tillverkar ett sällsynt mineral i labbet, som tidigare bara funnits i meteoriter, kan två team av forskare ha hjälpt till att säkra Amerikas framtida ren energi.

Permanenta magneter: Av de 118 grundämnena i det periodiska systemet faller 17 i kategorin “sällsynta jordartsmetaller”, och i motsats till deras namn är dessa material inte särskilt sällsynta – vart och ett är vanligare än guld, och ett är mer rikligt än koppar.

Permanenta magneter används för att tillverka produkter som spelar en avgörande roll i kampen mot klimatförändringarna.

Sällsynta jordartsmetaller används för att göra en mängd produkter, från smartphoneskärmar till röntgenapparater, men permanentmagneter är utan tvekan de viktigaste.

Det här är föremål som, när de väl har magnetiserats, skapar sina egna magnetfält, och vi behöver dem för att bygga vindkraftverk, elmotorer och andra produkter som spelar en viktig roll i kampen mot klimatförändringarna.

Ett skakigt utbud: Sällsynta jordartsmetaller är kanske inte exakt “sällsynta”, men eftersom de är vitt spridda i jordskorpan måste gruvarbetare gå igenom den miljöförstörande processen att utvinna och bearbeta mycket material för att få en liten mängd sällsynta jordartsmetaller.

Det har dock inte avskräckt Kina från att utnyttja sitt stora utbud av sällsynta jordartsmetaller – nationen dominerar marknaden för sällsynta jordartsmetaller och tillverkar mer än 90% av världens permanentmagneter för sällsynta jordartsmetaller.

Tetrataenit kan avsluta USA:s beroende av Kina för permanentmagneter – men det finns nästan uteslutande i meteoriter.

Idén: Med tanke på USA:s spända relation med Kina – och Kinas vilja att hålla tillbaka sällsynta jordartsmetaller som svar på orelaterade politiska tiffs – är det vettigt att USA letar efter sätt att minska sitt beroende av Kina för permanenta magneter.

Mineralet tetrataenit har magnetiska egenskaper som gör det till en ledande utmanare för att ersätta traditionella sällsynta jordartsmetaller i permanentmagneter. Problemet är att det i princip inte bildas naturligt på jorden – det finns nästan uteslutande i meteoriter, som kyldes extremt långsamt under miljontals år.

Vad är nytt? I oktober 2022 meddelade två olika grupper – en vid Northeastern University och en vid University of Cambridge – att de hade kommit på hur man gör tetrataenit i labbet.

De är inte de första att tillverka meteoritmaterialet, men till skillnad från tidigare tekniker – som krävde forskare att exponera järn-nickellegeringar för strålning – har deras metoder potential för massproduktion.

Två nya tekniker för att göra tetrataenit i labbet kan leda till massproduktion.

Hur det fungerar: Northeastern-teamet fann att det kunde tillverka tetrataenit genom att värma och kyla en järn-nickellegering, samtidigt som man applicerade extensionsspänning och ett magnetfält.

Cambridges teknik fokuserar på att blanda exakta mängder fosfor med järn och nickel.

“Vad som var så häpnadsväckande var att ingen speciell behandling behövdes: vi smälte bara legeringen, hällde den i en form och vi hade tetrataenit”, säger ledande forskare Lindsay Greer.

Blickar framåt: Northeastern forskaren Laura Lewis berättade för NPR att hennes team fortfarande behöver testa sin tetrataenit för att se om den håller emot den typ som kommer från meteoriter. Även om det gör det, skulle det dröja minst 5 till 8 år innan det kunde användas för att göra permanentmagneter.

Cambridge-teamet säger att det också måste undersöka om dess syntetiska tetrataenit kan användas för att göra permanentmagneter – de hoppas kunna lösa det med hjälp av stora magnettillverkare.

“Vi smälte bara legeringen, hällde den i en form och vi hade tetrataenit.”

Lindsay Greer

Den stora bilden: Om USA kunde tillverka sin egen tetrataenit skulle det kunna minska vårt beroende av Kina för permanentmagneter, men vi skulle fortfarande vara beroende av kinesiska leveranskedjor för de sällsynta jordartsmetaller som behövs för att tillverka andra produkter.

För att det ska ändras kommer USA att behöva utforska andra källor till dessa värdefulla element, såsom högarna av flygaska som blir över från brinnande kol – eller månens yta.

Vi skulle älska att höra från dig! Om du har en kommentar om den här artikeln eller om du har ett tips för en framtida Freethink-berättelse, vänligen maila oss på [email protected].

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *