Magneter indgår stort set i alle ting, der omdanner elektricitet til bevægelse og omvendt, og derfor vil stærkere magneter være et stort skridt fremad for uendeligt mange industrier. Men det er ikke den eneste grund til, at man forsker i stærkere magneter.
Det kunne Mogens Christensen, der er adjunkt ved Kemisk institut i Aarhus, og som har en kandidatgrad i materialefysik, forklare ved sin stand på Aarhus Universitet under Forskningens Døgn tidligere i år.
For to år siden hævede Kina priserne til det femdobbelte for grundtstoffet neodym, som man anvender i mange magneter. Magneter, der er lavet af neodym, er stærkere end normale jernmagneter, og Kina råder over 97 procent af markedet inden for neodym.
Derfor har man i andre lande haft travlt med at udvikle stærkere magneter baseret på jern, der er både billigere og mere udbredte end neodym. En af de forskere er Mogens Christensen, der for nylig præsenterede sit forskerholds bud på nye, stærkere jernmagneter.
»Med kraftigere magneter kan man lave gearløse vindmøller og mindre motorer i biler, og det vil derfor være et stort skridt fremad. Kan vi lave dem af jern, så vil det også være meget billigere end sjældne jordarter som neodym,« siger han.
Læs også: Supermagneter skal styrke fremtidens grønne energiforsyning
Nye magneter forhåbentligt dobbelt så stærke
Mogens Christensens forskerhold laver magneter ved hjælp af nanoteknologi. De er opbygget af jern, men metoden skulle gerne gøre dem stærkere, end de jernmagneter man kender i dag.
Nanomagneterne er allerede lavet, men de er ikke blevet målt og karakteriseret endnu. Derfor ved man endnu ikke præcis, hvor stærke de er.
»Vi håber på, at vores magneter er dobbelt så stærke som de traditionelle magneter. Det er målet.« siger Mogens Christensen.
Forskellen på de nye jernmagneter og de gamle skal findes i størrelsesforholdene. I de gamle magneter arbejder man med større korn, hvor de magnetiske domæner kan pege i forskellige retninger, men med de nye magneter kan man komme ned på så lille en kornstørrelse, at der kun er plads til et enkelt magnetisk domæne, og derfor kan man ordne dem én for én, så de alle peger i den samme retning, og det giver en stærkere magnet.
»Når man skal udregne styrken af en magnet, så skal man lægge summen af de ensrettede domæner sammen, og hvis der er flere, der peger i forskellige retninger, så har man simpelthen ikke en lige så stærk magnet,« siger Mogens Christensen.
Jern eller neodym?
De stærkeste magneter laves af stoffet Neodym. Det er en sjælden jordart, der oftest optræder i nærheden af radioaktivite grundstoffer i naturen. Det er meget dyrt at udvinde neodym, fordi man i mange lande er pålagt store sikkerhedsforanstaltninger ved minering i nærheden af radioaktive grundstoffer, men kineserne har ikke samme strikse regelsæt, som mange andre lande har.
Uden for Kinas grænser har man været nødt til at finde et alternativ til neodymmagneterne på grund af priserne. Jern er billigt og lettilgængeligt, men jernmagneter er ikke nær så stærke som dem af neodym, og derfor arbejder man på at gøre dem stærkere.
Mogens Christensens forskerholds magneter er i bedste fald dobbelt så stærke som tidligere kendte jernmagneter, men det vil stadig kun være mindre end den halve styrke af, hvad neodymmagneterne kan præstere.
»Magneter, der er lavet af neodym, er stadig væsentligt stærkere end jernmagneter, men der er også andre parametre. Neodym mister sin magnetisering ved en temperatur på over 80 grader, hvorimod de jernbaserede magneter kan klare 250 grader, før de afmagnetiseres,« siger Mogens Christensen.
Det betyder, at der er en lang række produkter, hvor jernbaserede magneter alligevel er bedre end neodym. For eksempel i motoren på en elbil, hvor elektricitet skal omdannes til bevægelse, men hvor der også kan opstå store temperaturstigninger.
Mogens Christensens jernmagneter er endnu ikke sat i produktion, men han mener ikke, at de vil være dyrere at producere end de traditionelle jernbaserede magneter.
»Ud fra de grundstoffer, der indgår i magneterne, er der ikke noget, der er dyrere,« slutter han.
