従来のサマリウム磁石、ネオジム磁石の欠点を解消した新しい磁石

2017 年 10 月 10 日

アン・M・スターク著、ローレンス・リバモア国立研究所

ローレンス・リバモア国立研究所の研究者らは、従来のサマリウム磁石とネオジム磁石の欠点を解消した、より効率的な新しい永久磁石を開発しました。

提案された磁石は、よく知られているサマリウムとコバルト (SmCo5、CaCu5 型構造) 磁石に由来していますが、さらに一歩進んで、コバルトの大部分を鉄とニッケルで置き換えています。

最新のネオジム磁石は、最大エネルギーが大きいため、SmCo5 よりも優れています。 しかし、新しい磁石は、ネオジム磁石を上回る優れた高温効率を維持しながら、SmCo5 の欠点のほとんどを取り除きます。

残念ながら、すべてのコバルト原子を鉄（最大エネルギー積の増加に役立つ大きな磁気モーメントを持つ）に置き換えると、通常の六方晶相が熱力学的に不安定になります。 ただし、この相は材料特性にとって重要であり、実用的な磁石には保持されなければなりません。 研究者らは、少量のニッケルを添加することでこの問題を回避し、六方晶相を安定化することができました。

第一原理電子構造計算を使用して、ローレンス・リバモアの科学者パー・ソダーリンド、アレクサンダー・ランダ、ダニエル・アバーグ、マーカス・デーン、パトリス・トゥルキは、彼らの新しい磁石（SmCoNiFe3）が非常に有望な磁気特性を有しており、さまざまな用途で SmCo5 またはネオジム磁石を置き換えることができることを発見しました。

新しい効率的な永久磁石は、SmCo5 のコバルトの大部分を鉄に置き換え、少量のニッケルをドープします。 「リチウムイオンコバルト電池の需要が予想されるため、コバルト価格は今年上昇し、ほぼ2倍になっているため、これは非常にタイムリーな発見だ」とソーダーリンド氏は述べた。 「一方、鉄は豊富にあり、非常に安価です。」

研究者らはこの研究に基づいて仮特許も申請している。

ウプサラ大学とエイムズ研究所の研究者もこの研究に貢献しており、この研究は雑誌『Physical Review B』の9月14日号に掲載される。

詳しくは： P. セーダーリンドら。 新しい効率的な永久磁石 SmCoNiFe3 の予測、物理レビュー B (2017)。 DOI: 10.1103/PhysRevB.96.100404

雑誌情報:身体検査B

ローレンス・リバモア国立研究所提供