L’uso di materiali riciclati per realizzare magneti potrebbe consentire alle aziende di aggirare i problemi della catena di approvvigionamento per l’approvvigionamento di oggetti magnetici.
La pandemia di COVID-19 ha messo a dura prova le catene di approvvigionamento di molti materiali, compresi quelli utilizzati per realizzare i magneti. I magneti sono componenti cruciali in tecnologie che vanno dai dischi rigidi dei computer agli scanner per immagini a risonanza magnetica. Per aggirare tali interruzioni, i ricercatori stanno cercando modi alternativi per reperire materiali magnetici. Daniel Casaleiz di IMDEA Nanoscience, Spagna, ha condiviso i dettagli di uno di questi metodi alla recente conferenza Joint Magnetism and Magnetic Materials (MMM) – Intermag del 2022 , che si è svolta online e a New Orleans a gennaio.
Casaleiz ei suoi colleghi hanno sviluppato un metodo per riciclare i residui di ferrite rimasti dalla produzione di magneti in ferrite commerciali, il tipo di magnete più comunemente prodotto al mondo. In primo luogo, il team raccoglie materiale di scarto di ferrite di stronzio da un’azienda produttrice di magneti in Spagna. Quindi macinano il materiale di scarto in una polvere con grani di dimensioni submicrometriche e riscaldano la polvere a 1000 °C, dove subisce la calcinazione, un processo che ottimizza la microstruttura e le proprietà magnetiche del materiale. Misurando le proprietà magnetiche di questa polvere lavorata, il team scopre che ha proprietà superiori al residuo originale con un aumento di 3,5 volte della sua coercitività (una misura della resistenza di un materiale magnetico ai cambiamenti nella sua magnetizzazione) e un 25% aumento della sua permanenza (magnetizzazione residua).
Questa polvere può quindi essere restituita all’azienda per essere ritrattata in comuni magneti in ferrite. Casaleiz e i suoi colleghi hanno anche dimostrato che può essere utilizzato per creare un composito ferrite-polimero per la stampa 3D di magneti, qualcosa che non è mai stato fatto utilizzando materiali riciclati prima. La stampa 3D presenta vantaggi rispetto alle tradizionali tecniche di creazione di magneti, poiché i magneti possono essere realizzati a temperature più basse, riducendo i costi energetici e possono essere stampati in una gamma di forme significativamente più ampia.
Per la stampa 3D, il team mescola la polvere con un polimero chiamato acrilonitrile butadiene stirene e poi estrude la miscela in lunghi filamenti. Questi filamenti vengono inseriti in una stampante 3D, dove vengono leggermente riscaldati prima di essere depositati su una superficie. Usando questo metodo, il team ha stampato una varietà di oggetti, da esagoni e anelli a cilindri con motivi intricati, che conservano tutti le proprietà magnetiche della polvere originale.
Casaleiz afferma che i magneti riciclati stampati in 3D che lui e i suoi colleghi hanno realizzato potrebbero trovare impiego in tecnologie che vanno dai veicoli elettrici agli elettrodomestici. Ritiene inoltre che questi magneti a base di ferrite potrebbero aiutare a sostituire i magneti delle terre rare, come quelli realizzati al neodimio, la cui estrazione può avere un impatto negativo sull’ambiente. I magneti a base di ferrite hanno tipicamente una forza inferiore rispetto alle loro controparti in terre rare, ma Casaleiz osserva che i magneti in ferrite hanno altri vantaggi funzionali. Ad esempio, sono chimicamente inerti, il che li rende resistenti alla corrosione senza alcun rivestimento. Inoltre, “sono più sostenibili e i materiali utilizzati per realizzarli sono più facili da reperire”.
