Noticias

Aug 08, 2023

Los imanes acuñarán a los multimillonarios del mañana

En una de las escenas más icónicas de The Graduate, el joven personaje de Dustin Hoffman, Benjamin Braddock, recibe un consejo de inversión no solicitado de un amigo de la familia: "plásticos". Reproduce esa escena hoy

En una de las escenas más icónicas de The Graduate, el joven personaje de Dustin Hoffman, Benjamin Braddock, recibe un consejo de inversión no solicitado de un amigo de la familia: "plásticos".

Vuelva a reproducir esa escena hoy y el irresponsable Benjamin podría escuchar una palabra diferente: imanes. En los últimos años, el humilde imán se ha vuelto absolutamente esencial para varias industrias modernas, desde vehículos eléctricos hasta turbinas eólicas. Es un componente de alta tecnología sobre el cual se harán fortunas.

La historia poco conocida de cómo los imanes llegaron a conquistar el mundo es algo más que metales exóticos e investigaciones de vanguardia. Es cada vez más una historia de geopolítica, en la que las crecientes tensiones entre China y Estados Unidos son una parte central de la historia.

Antes de la revolución industrial, los únicos objetos que poseían propiedades magnéticas permanentes eran las piedras imán: trozos de magnetita mineral. Las “piedras” estaban compuestas de tres partes de hierro y cuatro partes de oxígeno, junto con algunos otros ingredientes críticos, como aluminio, titanio y manganeso. Y por último, pero no menos importante, los rayos.

Cuando un trozo de magnetita es golpeado por un rayo caído del cielo, el campo magnético del rayo reordena los iones de la roca, confiriendo propiedades magnéticas en toda su superficie. Este notable fenómeno ayuda a explicar por qué los imanes naturales eran curiosidades muy apreciadas antes de la era moderna.

En algún momento de la época medieval alguien descubrió otra manera: frotar una aguja de hierro sobre una piedra imán y la aguja también adquirió poderes magnéticos. Este descubrimiento, que condujo a la invención de la brújula, fue posiblemente el primer uso práctico de un imán (aunque vale la pena señalar que algunos médicos medievales también creían que las piedras imán podían curar la calvicie y, como beneficio adicional, servir como afrodisíaco).

En los siglos XVIII y XIX, los científicos descubrieron que una corriente eléctrica que pasaba a través de un cable imbuía a ciertos metales de propiedades magnéticas. Los “electroimanes” resultantes encontraron un lugar en una variedad de aplicaciones industriales. Pero sólo funcionaban cuando había electricidad, lo que limitó su utilidad y estimuló la búsqueda de otros imanes "permanentes".

Los primeros avances en imanes de hierro básicos se produjeron con el desarrollo de aleaciones de acero formadas dentro de un campo magnético. Estas aleaciones tenían mucho más poder magnético que las piedras imán ordinarias, medida con una unidad conocida como oersteds (llamada así en honor al científico danés Hans Christian Ørsted). Pero todavía no era suficiente para desempeñar un papel fiable en ningún tipo de motor eléctrico.

Japón tomó la iniciativa en 1918 y en la década de 1930 había desarrollado una nueva generación de imanes permanentes fermentando hierro ordinario con aluminio, níquel y cobalto; de ahí el nombre de imanes de Alnico. Estos megaimanes golpeaban por encima de su peso, produciendo 400 oersteds en comparación con los 50 de una simple piedra imán. Luego vino el descubrimiento de que el recocido de estas aleaciones en un campo magnético multiplicaba aún más sus poderes.

El mundo ahora poseía imanes permanentes que podían reemplazar a los electroimanes. En la era posterior a la Segunda Guerra Mundial, estos nuevos imanes rápidamente encontraron un papel cada vez mayor en todo, desde motores eléctricos hasta sensores, medidores de combustible, micrófonos y otros dispositivos.

En 1958, un científico de materiales austriaco poco conocido llamado Karl J. Strnat llegó a Estados Unidos para ayudar a la Fuerza Aérea a desarrollar imanes aún más potentes para sus misiles y aviones de última generación. Strnat tenía experiencia en un grupo esotérico de elementos conocidos como tierras raras, 15 elementos que se encuentran en una línea horizontal debajo de la tabla periódica central, comenzando con el lantano y terminando con el lutecio.

Si bien no eran particularmente raras, las tierras raras eran difíciles de procesar y purificar. Pero nuevos métodos inspirados en el Proyecto Manhattan permitieron a los químicos extraer tierras raras individuales en cantidades considerables. Strnat y sus colegas se convencieron de que los elementos eran candidatos prometedores para una nueva generación de imanes. Desafortunadamente, los elementos comenzaron a perder sus poderes magnéticos cuando se acercaron a la temperatura ambiente, lo que limitó su utilidad.

Pero ¿y si las tierras raras se combinaran con otro elemento como el cobalto? Ese descubrimiento, de la “anisotropía magnetocristalina en compuestos intermetálicos de cobalto de tierras raras”, constituye uno de los mayores logros de la ciencia de materiales moderna. Strnat y compañía habían encontrado una manera de fabricar imanes funcionales de tierras raras.

Si hubiera algo de justicia en el universo, habría estatuas de Strnat en Silicon Valley y otros centros de alta tecnología. En el espacio de unos pocos años, su laboratorio y otros impulsados ​​por el descubrimiento desarrollaron una gama de nuevos imanes de tierras raras. Algunos de ellos, como el SmCo5 (una parte de samario y cinco partes de cobalto), alcanzaron los 25.000 oersteds.

En un artículo publicado en 1970, Strnat anticipó que sus imanes de tierras raras pronto se utilizarían en una variedad de productos, desde “relojes de pulsera eléctricos” hasta tubos de microondas; motores y generadores eléctricos, incluso para “máquinas muy grandes”. Subestimó su potencial.

El desarrollo de imanes de “neodimio” de tierras raras aún más potentes a principios de la década de 1980 abrió la puerta a más aplicaciones. Los imanes de tierras raras se volvieron omnipresentes en la electrónica, los sistemas de armas, los teléfonos móviles, las cámaras digitales, los discos duros y, por último, pero no menos importante, en los motores que impulsan los coches eléctricos.

Pero había un problema. La minería y la purificación de tierras raras resultaron ser un negocio complicado, que generó muchos desechos y contaminantes. Era mucho más fácil subcontratar la producción a China, hogar de algunos de los depósitos de tierras raras más ricos del mundo. Esto no fue un problema después del fin de la Guerra Fría, cuando la globalización alcanzó niveles sin precedentes. Ahora las tensiones con China van en aumento, poniendo en peligro la fiabilidad del suministro.

Parte de la solución reside en acelerar la producción de tierras raras aquí en Estados Unidos. Pero si queremos reducir nuestra dependencia de las tierras raras y al mismo tiempo producir suficientes imanes para satisfacer la creciente demanda, necesitaremos una nueva ronda de innovación.

Ya está en marcha, al menos en teoría. Los compuestos de hierro y níquel, en particular la tetrataenita, son muy prometedores como materia prima para un nuevo imán del siglo XXI. Estudios recientes han subrayado el potencial. Lo único que falta es el elemento humano: un Karl J. Strnat moderno que se dedique al desafío.

Más de la opinión de Bloomberg:

• Curso intensivo: Inteligencia artificial vs. Humanidad

• La electrificación de hogares es como la renovación más grande jamás realizada: Liam Denning

• El auge del reciclaje de baterías de vehículos eléctricos ha llegado demasiado pronto: Adam Minter

Esta columna no refleja necesariamente la opinión del consejo editorial o de Bloomberg LP y sus propietarios.

Stephen Mihm, profesor de historia en la Universidad de Georgia, es coautor de “Crisis Economics: A Crash Course in the Future of Finance”.

Más historias como esta están disponibles en Bloomberg.com/opinion

©2023 Bloomberg LP