Материал из космоса, который решит все проблемы в энергетике, создали на Земле

Современный мир стремится идти по пути отказа от ископаемого топлива и перехода на различные электронные системы и электродвигатели. Для их работы обязательно должны использоваться редкоземельные металлы, и именно они займут центральное место в «зеленой революции», поскольку пока только с их помощью можно создать высокопроизводительные магниты. А они, в свою очередь, необходимы в процессе получения возобновляемой энергии. Например, они часто используются в таких механизмах, как ветряные турбины, высокотехнологичные генераторы и электромобили. Однако достать эти столь востребованные материалы не всегда легко. Но отчаиваться не стоит, ведь ученые видят решение в загадочном металле, который имеет космическое происхождение.

Редкоземельных металлов не очень мало, но их сложно добывать и находятся они почти все в одной стране.

Где добывают редкоземельные металлы

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

В настоящее время Китай доминирует на этом рынке — на его долю приходится около 80 процентов редкоземельных металлов, полученных в последнее время. Руководство страны уже даже рассмотрело возможность на запрет экспорта этого ресурса в ответ на политику США в отношении Китая. То есть из-за сложной политической обстановки будущее экспорта редкоземельных металлов в некоторые регионы становится неопределенным.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Каким странам нужны редкоземельные металлы

Не только США, но и другие государства стремятся конкурировать на этом рынке и разведывать новые запасы. 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 их добычи.

Добыча редкоземельных металлов — сложная, дорогая и не самая экологичная процедура.

Месторождения редкоземельных элементов существуют и в других местах, но добыча полезных ископаемых очень разрушительна: приходится изымать и перерабатывать 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, которые смогут заменить редкоземельные металлы — отметил в своем заявлении в октябре 2022 года профессор Линдсей Грир с факультета материаловедения и металлургии Кембриджского университета.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Какие материалы из метеоритов можно создать на Земле

Еще в 2022 году профессор Грир и ее команда наткнулись на возможный ответ. Заменой столь важного сегодня ресурса может стать 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, прилетевших к нам 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.

Можно ждать пока такой материал прилетит из космоса, а можно создать его в лаборатории.

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

Спустя более чем 60 лет, в 2022 году, произошел прорыв. Ученые Кембриджского университета под руководством профессора Грир нашли удивительно простой способ массового производства тетратенита.

Ученые предлагают извлекать редкоземельные элементы из угля

Как создают ресурсы, которые формируются миллионы лет

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 нужную, сложную, упорядоченную структуру. Самое главное, что этого не приходится ждать миллиона лет. Согласно их исследованию, правильное сочетание железа, никеля и фосфора увеличило образование тетратенита на 11–15 порядков. Для понимания, это значит, что надо приписать 11-15 нулей к единице, и вот в это огромное количество раз процесс стал более эффективным.

Миллионы лет для появления такой красоты ждать больше не придется.

Что было удивительно, так это то, что никакой специальной обработки не потребовалось: мы просто расплавили сплав, залили его в форму и получили тетратенит. Предыдущее мнение в этой области заключалось 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 полностью перевернул наше представление об этом материале — сказал Грир.

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.