Permanentmagnete sind essenzielle Komponenten in Elektromotoren, die in Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen und zahlreichen anderen Technologien oder Maschinen zum Einsatz kommen. Traditionell basieren diese Magnete auf schweren Seltenerdelementen wie Neodym, Dysprosium und Terbium, die größtenteils aus China importiert werden und mit hohen Kosten sowie Umweltbelastungen verbunden sind. Ein Forscherteam des Korea Institute of Materials Science (KIMS) hat nun einen Durchbruch erzielt, der die Abhängigkeit von diesen Ressourcen und damit die Abhängigkeit von China reduzieren könnte.
Innovatives Herstellungsverfahren
Unter der Leitung von Dr. Tae-Hoon Kim und Dr. Jung-Goo Lee entwickelte das Team ein zweistufiges Korngrenzen-Diffusionsverfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Permanentmagneten ohne den Einsatz schwerer Seltenen Erden. In diesem Prozess wird zunächst die Oberfläche des ferromagnetischen Materials mit einer dünnen Schicht spezifischer Materialien beschichtet. Anschließend erfolgt eine Hochtemperaturbehandlung, bei der diese Materialien entlang der Korngrenzen in das Innere des Magneten diffundieren und so dessen Koerzitivfeldstärke – die Fähigkeit, Magnetisierung aufrechtzuerhalten – verbessern.
Vorteile und Auswirkungen
Durch den Verzicht auf teure und umweltbelastende schwere Seltenerdelemente könnten die Produktionskosten von Elektromotoren signifikant sinken. Zudem würde die Abhängigkeit von spezifischen Rohstofflieferanten, insbesondere aus China, reduziert, was die Versorgungssicherheit erhöht. Die neu entwickelten Magnete erreichen Leistungsgrade von 45SH bis 40UH, vergleichbar mit kommerziellen Produkten, die schwere Seltene Erden enthalten.
Bedeutung für die Elektromobilität
Die Einführung dieser Technologie könnte die Kosten für Elektromotoren senken und somit Elektrofahrzeuge erschwinglicher machen. Dies könnte die Akzeptanz und Verbreitung der Elektromobilität fördern und einen positiven Beitrag zur Reduzierung von CO₂-Emissionen leisten. Außerdem wäre das gegebenenfalls auch ein Vorteil für andere Branchen, wie die Robotik und die Drohnentechnologie.
