Загадочный космический металл может решить кризис редких земель

Редкоземельные металлы займут центральное место в «зеленой революции», поскольку они обеспечивают высокопроизводительные магниты, используемые в возобновляемой инфраструктуре, такой как ветряные турбины, высокотехнологичная техника и электромобили. Однако достать эти столь востребованные материалы не всегда легко. К счастью, может быть решение в виде загадочного металла, который обычно готовят в космосе.

Несмотря на свое название, редкоземельные металлы не совсем редки, но они рассеяны по земной коре в относительно низких концентрациях. Таким образом, добыча полезных ископаемых может быть сложной и повлечь за собой собственные опасности для окружающей среды.

В настоящее время Китай доминирует на рынке, на его долю приходится около 81 процента редкоземельных металлов, полученных по всему миру в 2017 году. Они уже взвесили возможный запрет на экспорт редкоземельных металлов в ответ на геополитическую напряженность в отношениях с США, что означает будущее их поставок. в некоторые регионы является неопределенным.

США и другие части мира стремятся конкурировать. Например, в Калифорнии есть рудник Маунтин-Пасс, единственное предприятие по добыче и переработке редкоземельных металлов в США. Тем не менее, растет интерес к альтернативным вариантам.

Похожие истории

«Месторождения редкоземельных элементов существуют и в других местах, но добыча полезных ископаемых очень разрушительна: приходится добывать огромное количество материала, чтобы получить небольшой объем редкоземельных элементов. Из-за воздействия на окружающую среду и сильной зависимости от Китая ведется срочный поиск альтернативных материалов, не требующих редкоземельных элементов», — заявил в своем заявлении в октябре 2022 года профессор Линдсей Грир с факультета материаловедения и металлургии Кембриджского университета.

Еще в 2022 году профессор Грир и ее команда наткнулись на возможный ответ: тетратенит, железо-никелевый сплав, который обладает многими магнитными свойствами, присущими редкоземельным металлам.

До недавнего времени существовало серьезное препятствие в использовании этого космического минерала. Тетратаенит встречается в метеоритах, упавших из космоса. Его свойства обусловлены атомной структурой, которая формируется в течение миллионов лет по мере медленного остывания метеорита – это не совсем тот быстрый и легкий минерал, который мог бы спасти положение.

В 1960-х годах учёным удалось создать искусственный тетратенит путём обдувки нейтронами железо-никелевых сплавов, но этот метод сложен и дорог, не пригоден для массового производства.

Затем, в 2022 году, произошел прорыв. Ученые Кембриджского университета под руководством профессора Грира нашли удивительно простой способ массового производства тетратенита.

Они работали с железо-никелевыми сплавами и обнаружили, что фосфор, элемент, который также содержится в метеоритах, помогает атомам железа и никеля двигаться быстрее. Это позволяет атомам формироваться в эту сложную упорядоченную стопку, не дожидаясь миллионов лет. Согласно их исследованию, правильное сочетание железа, никеля и фосфора увеличило образование тетратенита на 11–15 порядков.

«Что было удивительно, так это то, что никакой специальной обработки не потребовалось: мы просто расплавили сплав, залили его в форму и получили тетратенит», — сказал Грир. «Предыдущая точка зрения в этой области заключалась в том, что невозможно получить тетратенит, если не предпринять что-то экстремальное, потому что в противном случае вам придется ждать миллионы лет, чтобы он сформировался. Этот результат представляет собой полное изменение в том, как мы думаем об этом материале».

До сих пор остаются вопросы относительно того, можно ли использовать этот процесс для получения тетратенита с теми же магнитными свойствами, которые необходимы для развития возобновляемой инфраструктуры. Однако это случайное открытие предполагает, что решения часто могут возникнуть совершенно неожиданно.

[H/T: Популярная механика]