¡Los imanes son una fuente interminable de diversión, sin mencionar la conveniencia cuando se trata de notas de refrigerador y pizarras blancas! Pero cuando se trata de usos industriales, como los utilizados por la fuerza aérea y la NASA, solo un tipo de imán está a la altura. Estos se llaman imanes de tierras raras, un conjunto de imanes permanentes fuertes hechos de aleaciones de elementos de la tierra en particular. Estos elementos entran en la categoría de elementos de tierras raras (o metales), que son una colección de diecisiete elementos en la tabla periódica; a saber, escandio, itrio y los quince lantánidos. A pesar de su nombre, los elementos de tierras raras en realidad son bastante abundantes, pero se llaman así debido a sus propiedades geoquímicas, rara vez se encuentran en concentraciones económicamente explotables.
Los elementos de tierras raras son ferromagnéticos, lo que significa que, como el hierro, pueden magnetizarse. Sin embargo, debido a que la mayoría de los elementos de tierras raras tienen bajas temperaturas de Curie (la temperatura a la que exhiben propiedades magnéticas), lo que significa que solo son magnéticos a bajas temperaturas. Sin embargo, la mayoría forma compuestos con metales de transición como hierro, níquel y cobalto, que tienen temperaturas de Curie más altas y, por lo tanto, se pueden mezclar con ellos para mejorar sus propiedades magnéticas naturales. Hay dos tipos: imanes de neodimio e imanes de samario-cobalto. Los primeros, inventados en la década de 1980, son el tipo de imán de tierras raras más fuerte y asequible, están hechos de neodimio, hierro y boro (fórmula química: Nd2Fe14B). Por otro lado, los imanes de samario-cobalto (fórmula química: SmCo5), la primera familia de imanes de tierras raras inventada, son menos utilizados que los imanes de neodimio debido a su mayor costo y menor fuerza del campo magnético. Sin embargo, el samario-cobalto tiene una temperatura de Curie más alta, creando un nicho para estos imanes en aplicaciones donde se necesita una alta intensidad de campo a temperaturas de operación más altas.
Los imanes de neodimio generalmente se usan en la mayoría de los discos duros de las computadoras y en una variedad de altavoces de audio. También tienen una serie de aplicaciones médicas importantes, entre las cuales la tecnología de imágenes por resonancia magnética (IRM). También forman parte de los mecanismos de conducción de motores eléctricos e híbridos, servomotores, herramientas inalámbricas y controles de dirección asistida. Los motores de samario-cobalto se usan comúnmente en la construcción de guitarras eléctricas, motores de carreras Slotcar de alta gama y turbomáquinas. Además, los elementos de tierras raras se están utilizando como catalizadores en la industria de craqueo de petróleo y para fabricar equipos de emisiones de automóviles, y pueden tener muchas aplicaciones futuras para la tecnología verde. Los imanes de samario-cobalto también pueden usarse en la fabricación de sistemas criogénicos y de alta temperatura para futuros viajes espaciales.
Originalmente, el alto costo de estos imanes limitaba su uso a aplicaciones que requerían compacidad junto con una alta intensidad de campo, pero a partir de la década de 1990, los imanes de tierras raras se han vuelto cada vez menos costosos, y el bajo costo ha inspirado nuevos usos (como los juguetes magnéticos para niños).
Hemos escrito muchos artículos sobre imanes para la revista Space. Aquí hay un artículo sobre dónde comprar imanes, y aquí hay un artículo sobre de qué están hechos los imanes.
Si desea obtener más información sobre los imanes de tierras raras, consulte la página de inicio de Rare Earth Magnetics, y aquí hay un enlace a Wikipedia: Imanes de tierras raras.
También hemos grabado un episodio completo de Astronomy Cast sobre el magnetismo. Escucha aquí, Episodio 42: Magnetismo en todas partes.
Fuentes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
