기존 사마륨, 네오디뮴 자석의 단점을 보완한 새로운 자석

2017년 10월 10일

작성자: Anne M Stark, 로렌스 리버모어 국립 연구소

로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory) 연구원들은 기존 사마륨 및 네오디뮴 자석의 단점을 제거하는 새롭고 보다 효율적인 영구 자석을 개발했습니다.

제안된 자석은 잘 알려진 사마륨 및 코발트(SmCo5, CaCu5형 구조) 자석에서 유래했지만 한 단계 더 나아가 대부분의 코발트를 철과 니켈로 대체합니다.

보다 현대적인 네오디뮴 자석은 최대 에너지가 더 크기 때문에 SmCo5보다 유리합니다. 그러나 새로운 자석은 네오디뮴 자석에 비해 뛰어난 고온 효율을 유지하면서 SmCo5의 단점을 대부분 제거합니다.

불행하게도 최대 에너지 곱을 증가시키는 데 도움이 되는 더 큰 자기 모멘트를 갖는 철을 모든 코발트 원자로 대체하면 일반 육각형 상이 열역학적으로 불안정해집니다. 그러나 이 단계는 재료 특성에 매우 중요하며 실제 자석을 위해서는 유지되어야 합니다. 연구실 연구진은 소량의 니켈을 첨가하여 이 문제를 우회하고 육각형 상을 안정화할 수 있었습니다.

로렌스 리버모어의 과학자 Per Soderlind, Alexander Landa, Daniel Aberg, Marcus Dane 및 Patrice Turchi는 첫 번째 원리 전자 구조 계산을 사용하여 새로운 자석(SmCoNiFe3)이 매우 유망한 자기 특성을 가지며 다양한 응용 분야에서 SmCo5 또는 네오디뮴 자석을 대체할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

새로운 효율적인 영구 자석은 SmCo5의 코발트 대부분을 철로 대체하고 소량의 니켈로 도핑합니다. Soderlind는 "리튬이온 코발트 배터리에 대한 예상 수요로 인해 올해 코발트 가격이 거의 두 배나 올랐기 때문에 이것은 매우 시의적절한 발견입니다."라고 말했습니다. "반면에 철은 풍부하고 매우 저렴합니다."

연구진은 또한 이 연구를 바탕으로 임시 특허를 출원했습니다.

웁살라 대학(Uppsala University)과 에임스 연구소(Ames Laboratory) 연구원들도 이번 연구에 기여했으며, 이는 Physical Review B 저널의 9월 14일자 판에 게재되었습니다.

추가 정보: P. Söderlind 외. 새로운 효율적인 영구자석 SmCoNiFe3 예측, Physical Review B(2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.100404

저널 정보:물리적 검토 B

로렌스 리버모어 국립연구소 제공