Hallan la kryptonita que puede acabar con la hegemonía china en el suministro de tierras raras

La Universidad de Cambridge ha anunciado un nuevo hallazgo de sus investigadores. Se trata de un nuevo enfoque para la fabricación de los llamados «imanes cósmicos», cuya viabilidad haría posible reducir la dependencia de tierras raras en múltiples tecnologías.

El mercado de las tierras raras está ampliamente dominado por China, país que controla el 80 % de la producción de unos materiales vitales para la fabricación de tecnología en el campo de la informática, la electrónica, los paneles solares o los coches eléctricos.

«Cuando miré más de cerca, vi un patrón de difracción interesante que indica una estructura atómica ordenada»

China no sólo domina el mercado mundial de tierras raras como el escandio, el lantano, el terbio o el neomidio, sino que controla de manera sólida el de la producción de baterías.

Haciendo un paralelismo con el material ficticio derivado de la fusión del uranio que debilitaba a Superman, este hallazgo de los investigadores de Cambridge podría ser la kryptonita para China, ya que cambiaría por completo el mercado de las tierras raras.

Qué es la tetrataenita

La tetrataenita es una aleación de hierro y níquel con una estructura atómica ordenada particular.

Su formación se produce a partir del lento enfriamiento de un meteorito durante millones de años. Esto da a los átomos de hierro y níquel suficiente tiempo para ordenarse en una secuencia de apilamiento particular dentro de la estructura cristalina, lo que finalmente da como resultado un material con propiedades magnéticas cercanas a las de los imanes de tierras raras.

Ya en 1960 fue posible formar tetrataenita de manera artificial bombardeando aleaciones de hierro y níquel con neutrones. Sin embargo, el método no era compatible con la producción en masa.

El nuevo método para fabricar tetrataenita artificial

Ahora, el equipo dirigido por la profesora Lindsay Greer, del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de Cambridge, conjuntamente con un grupo de colaboradores de la Academia de Ciencias de Austria y la Montanuniversität en Leoben, han encontrado una posible alternativa que no requiere millones de años de enfriamiento ni irradiación de neutrones.

A raíz de un estudio sobre las propiedades mecánicas de las aleaciones de hierro y níquel que contienen pequeñas cantidades de fósforo, el equipo de investigación detectó que el patrón de fases dentro de estos materiales mostraba una estructura de crecimiento llamada dendrita.

«Para la mayoría de las personas, habría terminado ahí: nada interesante de ver en las dendritas», explica el primer autor, el Dr. Yurii Ivanov. «Pero cuando miré más de cerca, vi un patrón de difracción interesante que indica una estructura atómica ordenada».

Ivanov miró más de cerca para identificar la tetrataenita. Los investigadores dicen que el fósforo, que está presente en los meteoritos, permite que los átomos de hierro y níquel se muevan más rápido, lo que les permite formar el apilamiento ordenado necesario sin esperar millones de años.

Al mezclar hierro, níquel y fósforo en las cantidades adecuadas, pudieron acelerar la formación de tetrataenita entre 11 y 15 órdenes de magnitud, de modo que se forma en unos pocos segundos en una fundición simple.

«Lo que fue tan sorprendente fue que no se necesitó ningún tratamiento especial: simplemente fundimos la aleación, la vertimos en un molde y obtuvimos tetrataenita», reconoce Greer. «La opinión anterior en el campo era que no se podía obtener tetrataenita a menos que se hiciera algo extremo. Porque, de lo contrario, tendríamos que esperar millones de años para que se formara. Este resultado representa un cambio total en la forma en que pensamos sobre este material».

Ahora queda convertir este prometedor método de producción de tetrataenita en una solución viable para imanes de alto rendimiento, así como su aplicación práctica a gran escala. Para conseguirlo, los investigadores comenzarán a trabajar con los fabricantes de imanes.