Física

A pandemia do COVID-19 afetou as cadeias de suprimentos de muitos materiais, incluindo aqueles usados ​​para fazer ímãs. Os ímãs são componentes cruciais em tecnologias que variam de unidades de disco rígido de computador a scanners de ressonância magnética. Para contornar essas interrupções, os pesquisadores estão procurando maneiras alternativas de obter materiais magnéticos. Daniel Casaleiz, da IMDEA Nanoscience, Espanha, compartilhou os detalhes de um desses métodos na recente conferência Joint Magnetism and Magnetic Materials (MMM) de 2022 - Intermag, que ocorreu online e em Nova Orleans em janeiro.

Casaleiz e seus colegas desenvolveram um método para reciclar resíduos de ferrite que sobraram da fabricação de ímãs de ferrite comerciais, o tipo de ímã mais comumente produzido no mundo. Primeiro, a equipe coleta resíduos de ferrita de estrôncio de uma empresa produtora de ímãs na Espanha. Eles então moem o material residual em um pó com grãos submicrométricos e aquecem o pó a 1000 °C, onde ele sofre calcinação, um processo que otimiza a microestrutura e as propriedades magnéticas do material. Medindo as propriedades magnéticas desse pó processado, a equipe descobriu que ele tem propriedades superiores ao resíduo original com um aumento de 3,5 vezes em sua coercividade (uma medida da resistência de um material magnético a mudanças em sua magnetização) e 25% aumento de sua remanência (magnetização residual).

Este pó pode então ser devolvido à empresa para reprocessamento em ímãs de ferrite comuns. Casaleiz e seus colegas também mostraram que ele pode ser usado para criar um composto de ferrite-polímero para impressão 3D de ímãs, algo que nunca foi feito usando materiais reciclados antes. A impressão 3D tem vantagens sobre as técnicas tradicionais de fabricação de ímãs, pois os ímãs podem ser feitos em temperaturas mais baixas, reduzindo os custos de energia e podem ser impressos em uma variedade significativamente maior de formas.

Para a impressão 3D, a equipe mistura o pó com um polímero chamado acrilonitrila butadieno estireno e depois extruda a mistura em longos filamentos. Esses filamentos são alimentados em uma impressora 3D, onde são levemente aquecidos antes de serem depositados em uma superfície. Usando esse método, a equipe imprimiu uma variedade de objetos, de hexágonos e anéis a cilindros com padrões intrincados, todos os quais retêm as propriedades magnéticas do pó original.

Casaleiz diz que os ímãs reciclados impressos em 3D que ele e seus colegas fizeram podem ser usados ​​em tecnologias que variam de veículos elétricos a eletrodomésticos. Ele também acha que esses ímãs à base de ferrite podem ajudar a substituir os ímãs de terras raras, como os feitos de neodímio, cuja mineração pode impactar adversamente o meio ambiente. Os ímãs baseados em ferrite normalmente têm resistências mais baixas do que seus equivalentes de terras raras, mas Casaleiz observa que os ímãs de ferrite têm outras vantagens funcionais. Por exemplo, eles são quimicamente inertes, tornando-os resistentes à corrosão sem qualquer revestimento. Além disso, "eles são mais sustentáveis ​​e os materiais usados ​​para produzi-los são mais fáceis de obter", diz ele.

–Katherine Wright

Katherine Wright é a editora adjunta da Physics Magazine.

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