Метал із космосу може зробити революцію в електроніці — від iPhone до винищувачів

Учені з Кембридзького університету кафедри матеріалознавства заявили, що змогли синтезувати унікальний метал тетратеніт, який можна використовувати для виробництва сильних магнітів, необхідних для роботи електроніки. Про це пише сайт Popular Mechanics.

Для цього вони взяли мінерали, які зазвичай зустрічаються, і нагріли їх вище за температуру плавлення, щоб створити колись невловний метал. Вчені взяли нікель і залізо і нагріли їх у печі, за одним винятком: коли розплав остигає, команда дослідників застосовує "екзистенціальний стрес", що допомагає сформувати особливі тетрагональні форми.

Тетратеніт уперше знайшли в зразках метеорита, що впав на південному заході Франції. Геологи зробили захопливе відкриття: куля космічної породи, що впала на Сен-Северен, містила тетратеніт, який був виявлений лише недавно. Зразок, витягнутий із метеорита, мав діаметр близько 40 мікрометрів, тобто всього лише ширину людської волосини, але метал міг би здійснити революцію у світовому виробництві електроніки — від iPhone до винищувачів.

Назва металу походить від його форми та складу: тетратеніт має тетрагональну структуру, що складається з теніту, сплаву, що утворюється при з'єднанні нікелю із залізом. Він схожий на рідкоземельні метали, необхідні для виробництва сильних магнітів, які необхідні багатьом сучасним споживчим пристроям, акумуляторам для електромобілів, військовій зброї та обладнанню, необхідні для інфраструктури поновлюваних джерел енергії.

Звичайно, тетратеніт не унікальний — його властивості можна отримати з рідкоземельних матеріалів нашої планети. Але проблема криється в самому терміні "рідкоземельні". Це означає, що їх не так багато, їх видобуток коштує дорого і він не екологічний. До того ж наразі близько 70% видобутку всіх рідкоземельних металів перебуває під контролем Китаю, що робить від нього залежним весь інший світ у сегменті виробництва електроніки.

Попит на продукти, що містять рідкоземельні елементи, тільки зростає, що робить групу з 17 металевих елементів одними з найбільш рідкісних ресурсів на планеті. За даними Міністерства енергетики США, світовий попит на рідкоземельні елементи, як очікується, збільшиться на 400 відсотків протягом наступних кількох десятиліть.

Але от якби вдалося синтезувати (штучно створювати) подібні метали, то і залежність від Китаю зникла б, і розвиток електроніки рухався б швидше. На щастя, вченим Кембриджа вдалося синтезувати тетратеніт. Лабораторна версія має магнітні властивості, які спокусливо близькі до рідкоземельних мінералів, таких як неодим, празеодим і диспрозій. Магнітний тетратеніт може зайняти їхнє місце, забезпечуючи живленням незліченну кількість пристроїв на десятиліття вперед.

Щоб стала зрозуміла важливість відкриття вчених, просто уявіть, що, наприклад, для атомного підводного човна класу "Вірджинія" потрібно 4 тонни постійних магнітів, виготовлених із рідкоземельних металів. Постійні магніти завжди є магнітними, на відміну від електричних магнітів, яким для роботи потрібен електричний заряд. Кожен стелс-винищувач F-35 містить майже 400 кг рідкісноземельних магнітів, які використовуються для управління його системами озброєння, радаром і рулями напрямку. А пропозиція Міністерства енергетики та внутрішніх справ США про вироблення 86 гігаватів енергії морського вітру до 2050 року потребуватиме понад 17 000 тонн неодиму.

Потужний магніт, не заснований на рідкоземельних елементах, — це потенційний переломний момент. Готові магніти можуть являти собою невеликі шматочки, не товщі за доларову купюру для динаміка iPhone, або можуть бути сформовані у великі форми для створення магнітів, які використовуються у вітряних турбінах. Незалежно від їхньої форми та розміру, постійні магніти є всюди. Наприклад, Модель Tesla Y з 0,5 кг постійних магнітів та електричним зарядом не більшим, ніж в iPad, може розігнатися до 100 км/год менш ніж за чотири секунди. Ця сила змушує світ вимагати рідкоземельних мінералів та їхніх супермагнітних властивостей.

Щоправда, після хорошої новини від учених є і неприємна — ще багато чого належить зробити для того, щоб синтез тетратеніта став промисловим. Вченим потрібно зробити якомога більше підтверджувальних експериментів, а потім розробити виробничий процес, що дає змогу виробляти тетратеніт послідовно та у великих масштабах. На це, на їхню думку, підуть роки, але головне, що перший крок уже зроблено.

Раніше Фокус розповідав, що вчені винайшли "графенову батарейку". Заряджається швидше, а сідає повільніше.