Pesquisadores sul-coreanos desenvolvem processo para ímãs de neodímio sem terras raras pesadas caras

Uma nova rota de fabricação de ímãs usados em carros e robôs

O Instituto Coreano de Ciência dos Materiais (KIMS, na sigla em inglês) anunciou em 23 de outubro de 2026 que seus pesquisadores desenvolveram tecnologias essenciais de fabricação para ímãs permanentes potentes sem adicionar os caros elementos de terras raras pesadas disprósio e térbio. O processo usa partículas de pó de alta pureza com cerca de um micrômetro de diâmetro e combina a produção do pó, o alinhamento magnético e a sinterização, processo de aquecimento que transforma o pó compactado em um ímã sólido.

O comunicado completo do KIMS descreve o desenvolvimento de pó ultrafino de cristal único de Nd-Fe-B e das tecnologias de alinhamento e sinterização necessárias para transformá-lo em ímãs permanentes sem aditivos de terras raras pesadas.

O trabalho foi realizado por Kim Su-min, pesquisador sênior, e pelos pesquisadores principais Kim Tae-hoon e Lee Jung-gu, da divisão de pesquisa de nanomateriais do instituto. A abordagem tem como foco ímãs de neodímio, ferro e boro, conhecidos como ímãs Nd-Fe-B, usados em motores de veículos elétricos, articulações de robôs e geradores de turbinas eólicas.

O neodímio continua sendo um ingrediente essencial. O avanço consiste em eliminar a necessidade de determinados aditivos de terras raras pesadas e, ao mesmo tempo, melhorar a capacidade do ímã de resistir à perda de magnetismo. A equipe buscou esse objetivo reduzindo o tamanho dos grãos cristalinos do material e desenvolvendo formas de transformar o pó fino resultante em um ímã útil.

Para os fabricantes sul-coreanos, o benefício potencial é uma rota de produção nacional que reduz a dependência de materiais caros, cujo fornecimento está concentrado em poucos países. Kim afirmou que serão necessários mais trabalhos para integrar os processos e estabelecer a produção em massa antes de viabilizar aplicações em motores de veículos elétricos e robôs humanoides.

Por que é importante resistir à perda de magnetismo

Os ímãs Nd-Fe-B são amplamente utilizados porque produzem campos magnéticos fortes. Em um motor de veículo elétrico, porém, a intensidade magnética é apenas parte dos requisitos. O ímã também precisa conservar seu magnetismo durante a operação em ambientes quentes.

Os pesquisadores chamam de coercividade a resistência à desmagnetização. Em termos simples, ela mede o quanto um ímã resiste a um campo magnético oposto que tenta alterar seu estado magnético. Uma coercividade alta é especialmente valiosa em aplicações exigentes de motores, nas quais é essencial manter o desempenho magnético.

Disprósio e térbio são comumente adicionados para melhorar essa resistência. Ambos pertencem ao grupo das terras raras pesadas e são materiais caros, com cadeias de fornecimento concentradas. Por isso, os fabricantes têm motivos para buscar outra forma de obter as propriedades magnéticas necessárias.

A equipe do KIMS concentrou-se na estrutura interna do ímã, em vez de usar esses aditivos. A abordagem utiliza pó muito fino para produzir grãos cristalinos menores, as minúsculas regiões cristalinas do material acabado. O refinamento desses grãos oferece uma forma de aumentar a coercividade sem adicionar disprósio ou térbio.

Produção de partículas minúsculas em vez de moer uma liga

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

Em vez disso, os pesquisadores usaram óxidos de terras raras como materiais de partida e sintetizaram diretamente partículas finas de cristal de Nd-Fe-B por meio de um processo de redução e difusão, abreviado como RD. A redução envolve a remoção de oxigênio dos compostos de partida, enquanto a difusão permite que os átomos se movimentem e se combinem para formar o material desejado.

As partículas de pó resultantes tinham cerca de um micrômetro, ou um milionésimo de metro. Isso equivale a um milésimo de milímetro. Essa é a escala das partículas de pó usadas para fabricar o ímã, não o tamanho do componente acabado.

A síntese direta contorna as limitações de tamanho da moagem ao criar partículas pequenas desde o início. Em seguida, os pesquisadores precisaram preservar a qualidade desse pó e desenvolver métodos de processamento adequados a partículas tão pequenas que tendem a se aglomerar.

Proteção do pó contra a oxidação

A rota RD já apresentava um problema de processamento: a oxidação do pó. A reação do oxigênio com o material durante o processamento pode comprometer sua qualidade, o que torna essencial controlar as condições do pó para produzir um material magnético útil.

A equipe do KIMS desenvolveu um tratamento posterior à síntese para lidar com o problema da oxidação. Segundo o instituto, isso permitiu produzir pó de Nd-Fe-B de alta pureza, com partículas na escala de aproximadamente um micrômetro.

O tamanho e a pureza do pó, portanto, foram dois aspectos interligados do trabalho. Os pesquisadores precisavam de partículas pequenas o bastante para permitir o refinamento dos grãos e, ao mesmo tempo, controlar alterações químicas indesejadas que poderiam comprometer esse benefício.

A etapa seguinte era fazer com que as partículas se orientassem em uma direção útil e se mantivessem unidas durante a fabricação. Mesmo um pó magnético fino precisa ser alinhado, moldado e submetido a tratamento térmico antes de se tornar um ímã permanente acabado.

Como ajudar as partículas finas a se alinhar

Partículas muito pequenas criam dificuldades de manuseio. O atrito entre elas e a tendência de se aglomerarem dificultam que cada partícula gire para a orientação desejada dentro de um campo magnético.

O alinhamento é importante porque as direções magnéticas do pó precisam atuar em conjunto. Quando mais partículas se orientam na direção desejada, o ímã acabado consegue aproveitar melhor as propriedades magnéticas do material.

Os pesquisadores revestiram as superfícies do pó com um lubrificante para facilitar o movimento das partículas. Também aplicaram um campo magnético alternado amortecido. O campo muda de direção enquanto sua intensidade diminui gradualmente, ajudando as partículas a se alinharem.

O KIMS afirmou que a combinação melhorou tanto a orientação do pó quanto a estabilidade do corpo de pó moldado. Esse corpo é a forma compactada preparada antes da sinterização. Mantê-lo estável ajuda a preservar a disposição desejada das partículas nas etapas restantes da fabricação.

Remoção do carbono deixado pelo lubrificante

O lubrificante resolveu um problema, mas introduziu outra preocupação no processamento: o carbono residual. O carbono deixado pelo lubrificante poderia contribuir para a redução da coercividade após o tratamento térmico, enfraquecendo a propriedade que a equipe buscava preservar.

Os pesquisadores usaram um processo com auxílio de hidrogênio para reduzir esse carbono residual. O KIMS afirmou que o tratamento resolveu o declínio da coercividade após o aquecimento e ajudou a estabelecer uma rota de fabricação de ímãs sinterizados a partir do pó ultrafino.

A sinterização usa calor para unir partículas compactadas e formar um sólido denso. Neste estudo, o desafio era passar de partículas pequenas e cuidadosamente alinhadas a um ímã sólido, preservando o desempenho magnético desejado.

O trabalho, portanto, reuniu várias etapas de fabricação: 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 enfrentou um problema que poderia diminuir o valor das melhorias obtidas anteriormente.

Dois artigos científicos e nove patentes

A pesquisa recebeu apoio do Programa de Desenvolvimento de Tecnologias de Nanociência e Materiais da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, financiado pelo Ministério da Ciência e das TIC. O KIMS informou que a equipe gerou nove patentes relacionadas às tecnologias.

Os resultados foram publicados em duas revistas científicas: um estudo aborda a produção de pó ultrafino e o outro trata do alinhamento do pó e da fabricação de ímãs. A sequência situa o trabalho de síntese do pó antes da publicação da pesquisa sobre como transformá-lo em ímãs.

• 14 de julho de 2026: A pesquisa sobre a produção de pó ultrafino de Nd-Fe-B foi publicada no Journal of Alloys and Compounds.
• 19 de setembro de 2026: A pesquisa sobre o alinhamento do pó e a fabricação de ímãs foi publicada on-line no Chemical Engineering Journal.
• 23 de outubro de 2026: O KIMS anunciou os avanços combinados de fabricação e suas possíveis aplicações industriais.

O estudo sobre a produção do pó foi publicado on-line, com Kim Tae-hoon e Lee Jung-gu como autores correspondentes. No estudo sobre alinhamento e fabricação de ímãs, a pesquisadora pós-mestrado Kim So-yeon foi a primeira autora, e o líder da pesquisa, Kim Su-min, foi o autor correspondente.

Os estudos têm, respectivamente, os identificadores 10.1016/j.jallcom.2026.189820 e 10.1016/j.cej.2026.182156. Esses identificadores de objeto digital fornecem números de referência permanentes para localizar cada artigo científico.

O que ainda falta para os fabricantes

Kim Su-min, líder da pesquisa e pesquisador sênior do KIMS, descreveu o resultado como um avanço tanto na síntese do pó quanto nas etapas de fabricação subsequentes. Ele afirmou:

Esta pesquisa é significativa porque superou as limitações técnicas da síntese de pó ultrafino e do alinhamento e da sinterização do pó, necessários para fabricar ímãs permanentes de Nd-Fe-B de alto desempenho. Em particular, apresentamos uma nova abordagem técnica capaz de melhorar o desempenho dos ímãs sem depender de terras raras pesadas caras.

O KIMS apontou os motores de tração de veículos elétricos e os robôs humanoides como possíveis aplicações, desde que sejam concluídas a integração dos processos e o desenvolvimento de tecnologias de produção em massa. Ímãs permanentes também são usados em articulações de robôs e geradores de turbinas eólicas, o que torna essa abordagem de fabricação relevante para vários setores que dependem de materiais magnéticos potentes.

O comunicado não apresentou resultados numéricos de coercividade, limites de temperatura de operação, custos de produção, metas de produção das fábricas nem uma data de lançamento comercial. Esses dados serão importantes para os fabricantes que avaliam se o processo atende aos requisitos de determinado motor ou robô.

Embora o KIMS tenha descrito melhorias na coercividade e nas etapas de processamento usadas para preservá-la, o material fornecido não apresenta valores medidos de coercividade nem resultados de testes de temperatura de operação. Portanto, não quantifica o desempenho dos ímãs nas temperaturas elevadas encontradas em aplicações de motores.

O benefício para o fornecimento está na redução da demanda por disprósio e térbio nesses ímãs. O neodímio e as matérias-primas de óxidos de terras raras continuam fazendo parte do processo. Para a Coreia, a oportunidade industrial é desenvolver mais capacidade de fabricação no país e, ao mesmo tempo, reduzir a dependência dos aditivos de terras raras pesadas que os pesquisadores pretendem substituir.

O resultado imediato é um conjunto integrado de tecnologias essenciais de processamento, do pó com partículas de aproximadamente um micrômetro aos ímãs sinterizados. A próxima etapa indicada pela equipe é integrar essas tecnologias para produzir em escala, permitindo que o material avance rumo ao uso em equipamentos industriais exigentes.

Principais pontos

• O KIMS anunciou em 23 de outubro de 2026 uma abordagem de fabricação de ímãs Nd-Fe-B sem disprósio ou térbio.
• O processo sintetiza diretamente partículas de pó de alta pureza com cerca de um micrômetro de diâmetro.
• Novos tratamentos lidam com a oxidação, o alinhamento das partículas e o carbono residual do lubrificante.
• A pesquisa foi publicada em duas revistas científicas, e a equipe gerou nove patentes relacionadas.
• Ainda é necessário integrar melhor os processos e desenvolver a produção em massa para as aplicações propostas em veículos e robôs.
• Os ímãs ainda contêm neodímio, um elemento de terras raras.
• O material fornecido não apresenta valores medidos de coercividade nem resultados de testes de temperatura de operação.