El Premio Reina Isabel de Ingeniería honra al pionero del imán

Mencione una tecnología que nos rodea, que sustenta nuestra forma de vida moderna pero que apenas se reconoce por su contribución. ¿Qué tal el imán?

El Premio Reina Isabel de Ingeniería espera que nuestra conciencia y aprecio aumenten al nombrar a Masato Sagawa como su ganador de 2022.

El científico japonés inventó el imán de neodimio-hierro-boro (Nd-Fe-B).

Este es el imán permanente más potente que se utiliza a gran escala en la actualidad y se encuentra en todo, desde automóviles hasta computadoras.

El Nd-Fe-B es uno de esos materiales indispensables sin los cuales la vida cotidiana sería mucho menos eficiente.

Y la centralidad del imán no hará más que aumentar a medida que se afiance la revolución verde. Esto se debe a que el material estará en el corazón operativo de muchos sistemas de energías renovables, como las turbinas eólicas.

Se espera que el mercado de imanes de Nd-Fe-B alcance un valor de unos 20.000 millones de dólares a mediados de esta década.

El QEPrize ha sido tradicionalmente un premio bienal, pero ahora se ha convertido en un evento anual. Se le ha llamado el "Nobel de la ingeniería" y el destinatario recibe un cheque por valor de 500.000 libras esterlinas, junto con un trofeo presentado por la Reina o su representante.

El Dr. Sagawa ha ganado muchos premios por su innovación, pero dijo que éste era el mejor.

"Este es el premio más grande que he recibido hasta ahora", dijo a BBC News. "Como sabrán, anteriormente recibí el Premio Japón, que es un premio muy importante, pero el QEPrize tiene influencia en todo el mundo y eso lo hace muy importante".

El Dr. Sagawa hizo su avance a principios de los años 1980. En aquel momento, una combinación de samario y cobalto (Sm-Co) producía el imán permanente más potente. Pero el cobalto metálico es un recurso escaso y el científico reconoció que si se pudiera encontrar una solución a base de hierro, se obtendría un producto mucho más barato y útil.

Lo logró combinando hierro con neodimio, que es el tercer elemento de tierras raras más abundante: un conjunto de 17 metales que se encuentran en la corteza terrestre y que tienen diversas aplicaciones. La adición del elemento boro eleva la llamada temperatura de Curie, el punto en el que se pierden las propiedades magnéticas.

Esto es importante, por ejemplo, en el caso de los automóviles, donde las condiciones pueden ser muy altas, especialmente en el compartimento del motor.

De hecho, los vehículos se encuentran entre los usos más importantes de los imanes. Desde la bomba que empuja el lavaparabrisas hacia el parabrisas hasta el sensor que activa el sistema de frenos antibloqueo, se utiliza un imán como parte de un motor o para iniciar una corriente eléctrica.

Más allá del sector automovilístico, la tecnología Nd-Fe-B ha sido fundamental para el auge de la informática personal. La fuerza del campo magnético que se puede generar en un volumen compacto fue fundamental para el desarrollo de unidades de disco duro livianas. Los imanes de Nd-Fe-B son parte del mecanismo que barre los cabezales de lectura y escritura por el disco.

Pero es muy probable que muchos objetos cotidianos y de fácil acceso tengan en su interior imanes de Nd-Fe-B, desde teléfonos móviles y herramientas eléctricas hasta cierres de joyería y pestillos de puertas.

"Soy un verdadero fanático de los imanes. De hecho, quería que este fuera el ganador del premio el año pasado", dijo Ilya Marotta, el ingeniero marino que dirigió el proyecto de ampliación del Canal de Panamá y que forma parte del panel de jueces del QEPrize.

"A veces damos las cosas por sentado. La gente puede relacionarse con los imanes como pequeños recuerdos que se pegan en la puerta del refrigerador. Pero los imanes son mucho más impresionantes que eso, y los imanes de neodimio en particular han permitido que muchas tecnologías avancen. "

Es imposible elogiar los logros del Dr. Sagawa sin mencionar también al Dr. John Croat. El estadounidense llegó de forma independiente a la misma solución material al mismo tiempo que trabajaba con General Motors. Y Sagawa y Croat compartirán la Medalla 2022 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) por Tecnologías Ambientales y de Seguridad.

Pero Lord Browne de Madingley, que preside el QEPrize, dijo que el proceso de fabricación de Sagawa le dio la ventaja, en opinión de los jueces.

Su proceso en polvo o sinterizado es más caro que el producto estadounidense hilado en fusión y aglomerado y no tiene la misma versatilidad de aplicación, pero el imán final es significativamente más fuerte, unidad por unidad.

"Puedes tener una gran idea en papel, pero para tener éxito tienes que demostrar que puedes hacer algo a escala y a un precio que la gente apoye", dijo Lord Browne a BBC News.

"La esencia de la ingeniería es que hay que cumplir. A los científicos se les ocurren muchas ideas geniales; el bosón de Higgs, fantástico. Pero la ingeniería tiene que hacer algo, y la innovación de Sagawa lo hizo con mucho éxito".

El hombre de 78 años sigue perfeccionando su tecnología. Actualmente está intentando reducir la cantidad de otro elemento de tierras raras que se utiliza en cantidades mínimas. Se trata del disprosio (Dy), que mejora aún más la resistencia del imán al calor. Pero Dy es muy escaso.

"Queremos reducir el uso de disprosio a menos del 1% de su composición, y preferiblemente no usarlo en absoluto", explicó el Dr. Sagawa.

"Si podemos hacer esto, los imanes de neodimio se aplicarán aún más ampliamente en el mercado, especialmente en los vehículos eléctricos".

El pionero del imán será honrado formalmente en una ceremonia especial más adelante este año. Su trofeo QEPrize, como el de los ganadores anteriores, ha sido diseñado por un joven ganador del concurso. Este año es Anshika Agarwal, de 17 años, de la India.

QEPrize for Engineering honra a los pioneros del LED

El Premio de Ingeniería QE elogia a los pioneros del GPS