Você pode não se dar conta, mas os ímãs fazem muito mais do que enfeitar geladeiras. Por muito tempo, a magnetita foi utilizada em motores, turbinas e na indústria de maneira geral. Com ímãs naturais ficando cada vez mais escassos, precisamos de alternativas. Urgente.

Alto-falantes, HDs de computador, satélites e transformadores. Estes e muitos outros objetos que precisam de campos magnéticos para funcionar. Eles são gerados a partir de ímãs ou com a passagem de corrente elétrica. Materiais magnéticos potencializam motores de carros elétricos e têm papel importante na geração de energia eólica. É óbvio imaginar a necessidade de campos magnéticos em motores, mas a presença deles não é tão óbvia em leitores de CD e DVD ou nos comuns fones de ouvido. É… Sem ímãs as complicações aparecem desde ouvir música a andar de carro ou gerar energia a partir do vento.



magnetita é o principal composto natural capaz de gerar campos magnéticos. Ele é composto por óxidos de ferro e foi largamente utilizado no século XIX. O problema surgiu quando, no século XX, a demanda por materiais magnéticos aumentou bruscamente. A física contemporânea foi essencial neste ponto, com a física quântica e a teoria relativística de Einstein, que dizem que o comportamento magnético dos elétrons dependendo de seu spin e número quântico, é possível o desenvolvimento e aprimoramento de materiais magnéticos capazes de adquirir e manter o magnetismo.

É imprescindível encontrar alternativas para a magnetita. Alguns compostos já são amplamente usados na indústria. Um exemplo disto é o ferrite, composto de ferro. Abundante, bom e barato. O ferrite seria perfeito, não fosse um porém: ele é um ímã “aguado”. Com baixa densidade de energia, grandes quantidades de ferrite são necessárias para a obtenção de campos magnéticos satisfatórios. Claro que um pedação de ferro não é problema para máquinas industriais ou para transformadores elétricos, onde ele é utilizado como núcleo. Mas é com certeza um problema quando você precisa de ímas em seu notebook.

Outra opção surgiu em 1920: o Alnico. Este é uma liga de alumínio, quel e cobalto (entenderam o nome?) com uma capacidade magnética bem razoável. Este ímã artificial é muito bom, além de resistir a temperaturas de até 550 ºC. e resistir à oxidação. Excelente não significa suficiente e algo melhor era desejável. Da necessidade nasceu Neo, um ímã absurdamente potente.

Neo seria perfeito, não fosse por ser extremamente raro. O nome carinhoso vem do seu componente principal: Neodímio, um Metal Terroso Raro. Neo é uma liga de neodímio, ferro e boro e seu grande defeito é a fragilidade. Neo detesta calor, desmagnetizando quando em temperaturas maiores que 100 ºC, o que é um grande problema. Os leitores de CD, headphones e alguns brinquedinhos magnéticos, onde usamos Neo, podem não aquecer a ponto de desmagnetizarem o pobre coitado, mas motores de carros elétricos chegam facilmente a muito (muito!) mais que 100 ºC.

Para resolver este problema, devemos colocar um pouquinho de Disprósio na liga de Neo. Tão perto e tão longe da perfeição! O Disprósio é um metal terroso raro, mais raro que Neodímio e somente encontrado em minas na China, o que aumenta o custo do Neo resistente ao calor.

Com os materiais usados para induzir campos magnéticos nos mais diversos campos da indústria (e da vida) ficando escassos, os preços subiram loucamente. O REACT (Alternativas à Metais Terrosos Raros em Tecnologias Críticas) recebeu 22 milhões de dólares, divididos entre 14 projetos, para investigar alternativas que reduzam (ou extinguam) o uso de metais terrosos raros nos compostos magnéticos artificiais.

Dessa busca surgiu o Tetrataenito, um arranjo de ferro e níquel que tende a um alinhamento magnético específico. Este composto vem de asteróides gigantescos e demora mais ou menos um bilhão de anos para esfriar e adquirir as propriedades magnéticas desejadas. Alguém aqui tem um bilhão de anos e um punhado de asteróides gigantescos para emprestar, por favor? Não? Bom, ainda temos o Cério.

O Cério é abundante: ele corresponde a 75% dos metais terrosos raros no planeta Terra. Antes de ser cogitado como fonte de campos magnéticos, Cério estava muito presente na nossa vida, especialmente na vida dos fumantes que utilizam uma liga pirofosfórica contendo cério para acender isqueiros. O grande problema do Cério é que ele doa facilmente um elétron, perdendo sua capacidade magnética. Cério é instável e é pouco efetivo em ligas, por isso não podemos levar ele tão a sério.

Em pesquisa recente, Everett Carpenter, da Universidade de Virginia, disse à New Scientist que está investigando as propriedades do carbono nos campos magnéticos. Você nunca pensou em usar o grafite de sua lapiseira para gerar campos magnéticos? Bom, você é normal. Em condições normais, misturar carbono com materiais magnéticos reduz os campos magnéticos gerados pelos mesmos. O que é surpreendente é que, em nanoescala, nanopedacinhos de carbono acabam potencializando os ímas. Para aprimorar tal tecnologia Everett diz que ainda temos um longo caminho pela frente, acertando proporções e escalas.

O uso de ímãs no cotidiano continua abundante e, com a demanda aumentando, precisamos urgentemente de alternativas. Alguns projetos, como o REACT, tentam fazer progresso. A busca por novas alternativas de compostos magnéticos artificiais não apresenta tanto progresso quanto gostaríamos. Por enquanto, vamos torcer que o Neo aguente o tranco ou que o Magneto, de X-Men, resolva aparecer para dar uma ajudinha. [Via News Scientist; Foto via oskay/Flickr]