Investigadores sul-coreanos desenvolvem processo para ímanes de neodímio sem terras raras pesadas dispendiosas

Uma nova via de fabrico de ímanes para automóveis e robôs

O Instituto Coreano de Ciência dos Materiais (KIMS), da Coreia do Sul, anunciou a 23 de outubro de 2026 que os seus investigadores desenvolveram tecnologias fundamentais para fabricar ímanes permanentes potentes sem adicionar os dispendiosos elementos de terras raras pesadas disprósio e térbio. O processo utiliza partículas de pó de elevada pureza com cerca de um micrómetro e combina a produção do pó, o alinhamento magnético e a sinterização, o processo de aquecimento que transforma o pó compactado num íman sólido.

O comunicado completo do KIMS descreve o desenvolvimento de pó ultrafino de Nd-Fe-B monocristalino e das tecnologias de alinhamento e sinterização necessárias para o transformar em ímanes permanentes sem aditivos de terras raras pesadas.

O trabalho foi realizado por Kim Su-min, investigador sénior, e pelos investigadores principais Kim Tae-hoon e Lee Jung-gu, da divisão de investigação de nanomateriais do instituto. A abordagem visa ímanes de neodímio, ferro e boro, conhecidos como ímanes Nd-Fe-B, utilizados em motores de veículos elétricos, articulações de robôs e geradores de turbinas eólicas.

O neodímio continua a ser um ingrediente essencial. O avanço consiste em eliminar a necessidade de determinados aditivos de terras raras pesadas, melhorando simultaneamente a capacidade do íman para resistir à perda de magnetismo. A equipa procurou alcançar esse objetivo reduzindo o tamanho dos grãos cristalinos do material e desenvolvendo formas de transformar o pó fino resultante num íman funcional.

Para os fabricantes sul-coreanos, o benefício potencial é dispor de uma via de produção nacional que reduza a dependência de materiais dispendiosos, cujo fornecimento está concentrado num pequeno número de países. Kim afirmou que seriam necessários mais trabalhos para integrar os processos e estabelecer a produção em massa antes da aplicação em motores de veículos elétricos e robôs humanoides.

Porque é importante resistir à perda de magnetismo

Os ímanes Nd-Fe-B são amplamente utilizados por produzirem campos magnéticos fortes. Num motor de veículo elétrico, porém, a força magnética é apenas um dos requisitos. O íman também tem de manter o magnetismo durante o funcionamento num ambiente quente.

Os investigadores designam por coercividade a resistência à desmagnetização. Em termos simples, mede a capacidade de um íman para resistir a um campo magnético oposto que tenta alterar o seu estado magnético. Uma coercividade elevada é particularmente valiosa em aplicações exigentes de motores, nas quais é essencial manter o desempenho magnético.

É comum adicionar disprósio e térbio para melhorar essa resistência. Ambos pertencem ao grupo das terras raras pesadas e são materiais dispendiosos, com cadeias de fornecimento concentradas. Por isso, os fabricantes têm motivos para procurar outra forma de obter as propriedades magnéticas necessárias.

A equipa do KIMS centrou-se na estrutura interna do íman, em vez de recorrer a esses aditivos. A abordagem utiliza pó muito fino para produzir grãos cristalinos mais pequenos, as minúsculas regiões cristalinas que constituem o material final. O refinamento desses grãos permite melhorar a coercividade sem adicionar disprósio ou térbio.

Produzir partículas minúsculas em vez de moer uma liga

A produção convencional de pó consiste em fragmentar uma liga existente. No entanto, a moagem mecânica tem limitações quando o objetivo é obter partículas extremamente finas, adequadas a esta abordagem.

Em alternativa, os investigadores utilizaram óxidos de terras raras como matérias-primas e sintetizaram diretamente partículas finas de cristais Nd-Fe-B através de um processo de redução e difusão, abreviado como RD. A redução consiste em remover o oxigénio dos compostos iniciais, enquanto a difusão permite que os átomos se desloquem e se combinem para formar o material pretendido.

As partículas de pó resultantes mediam cerca de um micrómetro, ou seja, um milionésimo de metro. Isso corresponde a um milésimo de milímetro. Esta é a dimensão das partículas de pó utilizadas no fabrico do íman, e não a dimensão do componente acabado.

A síntese direta ultrapassa os limites de dimensão da moagem ao criar partículas pequenas desde o início. Depois, os investigadores tiveram de preservar a qualidade do pó e desenvolver métodos de processamento adequados a partículas tão pequenas que tendem a aglomerar-se.

Proteger o pó contra a oxidação

O processo RD já apresentava um problema de processamento: a oxidação do pó. A reação do oxigénio com o material durante o processamento pode comprometer a sua qualidade, pelo que controlar o estado do pó é essencial para produzir um material magnético funcional.

A equipa do KIMS desenvolveu um tratamento posterior à síntese para resolver o problema da oxidação. Segundo o instituto, este permitiu produzir pó Nd-Fe-B de elevada pureza, com partículas de cerca de um micrómetro.

A dimensão e a pureza do pó constituíram, por isso, duas vertentes interligadas do trabalho. Os investigadores precisavam de partículas suficientemente pequenas para permitir o refinamento dos grãos e, ao mesmo tempo, de controlar alterações químicas indesejadas que poderiam comprometer os benefícios.

A etapa seguinte consistia em orientar essas partículas na direção pretendida e mantê-las unidas durante o fabrico. Mesmo um pó magnético fino precisa de ser alinhado, moldado e tratado termicamente antes de se transformar num íman permanente acabado.

Facilitar o alinhamento das partículas finas

As partículas muito pequenas criam dificuldades de manuseamento. A fricção entre elas e a tendência para se aglomerarem dificultam a rotação de cada partícula para a orientação pretendida dentro de um campo magnético.

O alinhamento é importante porque as direções magnéticas do pó têm de atuar em conjunto. Quando mais partículas estão orientadas na direção pretendida, o íman acabado consegue aproveitar melhor as propriedades magnéticas do material.

Os investigadores revestiram a superfície do pó com um lubrificante para facilitar o movimento das partículas. Aplicaram também um campo magnético alternado amortecido. O campo muda de direção enquanto a sua intensidade diminui gradualmente, ajudando as partículas a alinharem-se.

Segundo o KIMS, esta combinação melhorou tanto a orientação do pó como a estabilidade do corpo de pó moldado. Esse corpo é a forma compactada preparada antes da sinterização. Mantê-lo estável ajuda a conservar a disposição pretendida das partículas nas etapas de fabrico seguintes.

Eliminar o carbono deixado pelo lubrificante

O lubrificante resolveu um problema, mas introduziu outra preocupação de processamento: o carbono residual. O carbono deixado pelo lubrificante poderia contribuir para uma diminuição da coercividade após o tratamento térmico, enfraquecendo a propriedade que a equipa procurava preservar.

Os investigadores utilizaram um processo assistido por hidrogénio para reduzir esse carbono residual. O KIMS afirmou que o tratamento resolveu a diminuição da coercividade após o aquecimento e ajudou a estabelecer uma via de fabrico de ímanes sinterizados a partir do pó ultrafino.

A sinterização utiliza calor para unir partículas compactadas e formar um sólido denso. Neste estudo, o desafio consistia em passar de partículas pequenas e cuidadosamente alinhadas para um íman sólido, preservando o desempenho magnético pretendido.

O trabalho reuniu, assim, várias etapas de fabrico: sintetizar partículas finas, limitar a oxidação, melhorar o alinhamento, estabilizar o pó compactado e reduzir o carbono antes de concluir o tratamento térmico. Cada etapa visou um problema que, de outro modo, poderia reduzir os benefícios das melhorias anteriores.

Dois artigos científicos e nove patentes

A investigação foi apoiada pelo Programa de Desenvolvimento de Tecnologias de Nanotecnologia e Materiais da Fundação Nacional de Investigação da Coreia, financiado pelo Ministério da Ciência e das TIC. O KIMS afirmou que a equipa obteve nove patentes relacionadas com estas tecnologias.

Os resultados foram publicados em duas revistas científicas: um estudo incidiu na produção de pó ultrafino e o outro abordou o alinhamento do pó e o fabrico dos ímanes. A sequência coloca o trabalho de síntese do pó antes da publicação da investigação sobre a sua transformação em ímanes.

• 14 de julho de 2026: A investigação sobre a produção de pó Nd-Fe-B ultrafino foi publicada no Journal of Alloys and Compounds.
• 19 de setembro de 2026: A investigação sobre o alinhamento do pó e o fabrico de ímanes foi publicada online no Chemical Engineering Journal.
• 23 de outubro de 2026: O KIMS anunciou os avanços integrados no fabrico e as suas potenciais aplicações industriais.

O estudo sobre a produção do pó foi publicado online, tendo Kim Tae-hoon e Lee Jung-gu como autores correspondentes. No estudo sobre o alinhamento e o fabrico dos ímanes, a investigadora Kim So-yeon, que frequentava estudos de pós-mestrado, foi a primeira autora e o líder da investigação, Kim Su-min, foi o autor correspondente.

Os estudos têm, respetivamente, os identificadores 10.1016/j.jallcom.2026.189820 e 10.1016/j.cej.2026.182156. Estes identificadores de objeto digital são números de referência permanentes que permitem localizar os artigos científicos.

O que ainda falta aos fabricantes

Kim Su-min, líder da investigação e investigador sénior no KIMS, descreveu o resultado como um avanço tanto na síntese do pó como nas etapas de fabrico subsequentes. Afirmou:

Esta investigação é significativa porque ultrapassou as limitações técnicas da síntese de pó ultrafino e do alinhamento e da sinterização do pó, necessários para fabricar ímanes permanentes Nd-Fe-B de elevado desempenho. Em particular, apresentámos uma nova abordagem técnica que pode melhorar o desempenho dos ímanes sem depender de terras raras pesadas dispendiosas.

O KIMS apontou os motores de tração de veículos elétricos e os robôs humanoides como possíveis aplicações, depois de asseguradas uma maior integração dos processos e tecnologias de produção em massa. Os ímanes permanentes também são utilizados em articulações de robôs e geradores de turbinas eólicas, pelo que esta abordagem de fabrico é relevante para vários setores que dependem de materiais magnéticos potentes.

O comunicado não apresentou valores numéricos de coercividade, limites de temperatura de funcionamento, custos de produção, metas de produção fabril ou uma data de lançamento comercial. Esses dados serão importantes para os fabricantes que avaliem se o processo cumpre os requisitos de um motor ou robô específico.

Embora o KIMS tenha descrito melhorias na coercividade e as etapas de processamento utilizadas para a preservar, a informação divulgada não inclui valores medidos de coercividade nem resultados de ensaios à temperatura de funcionamento. Por conseguinte, não quantifica o desempenho dos ímanes às temperaturas elevadas encontradas em aplicações de motores.

O benefício para o abastecimento consiste em reduzir a procura de disprósio e térbio nestes ímanes. O neodímio e as matérias-primas à base de óxidos de terras raras continuam a fazer parte do processo. Para a Coreia, a oportunidade industrial está em desenvolver mais capacidades de fabrico a nível nacional e, ao mesmo tempo, reduzir a dependência dos aditivos de terras raras pesadas que os investigadores procuraram substituir.

A conquista imediata é um conjunto integrado de tecnologias fundamentais de processamento, desde o pó com cerca de um micrómetro até aos ímanes sinterizados. A equipa aponta como etapa seguinte a integração destas tecnologias para produzir em grande escala, permitindo que o material avance para aplicações em equipamentos industriais exigentes.

Principais pontos

• O KIMS anunciou, a 23 de outubro de 2026, uma abordagem de fabrico de ímanes Nd-Fe-B sem disprósio nem térbio.
• O processo sintetiza diretamente partículas de pó de elevada pureza com cerca de um micrómetro.
• Novos tratamentos abordam a oxidação, o alinhamento das partículas e o carbono residual do lubrificante.
• A investigação foi publicada em duas revistas científicas e a equipa obteve nove patentes relacionadas.
• É necessário continuar a integrar os processos e a desenvolver a produção em massa para as aplicações propostas em veículos e robôs.
• Os ímanes continuam a conter neodímio, um elemento de terras raras.
• A informação divulgada não inclui valores medidos de coercividade nem resultados de ensaios à temperatura de funcionamento.