法国研发出稀土永磁替代材料,或对中国稀土造成冲击?

2021-03-26

         稀土磁体是目前最强大的永磁体,自上世纪60年代问世以来,已成为电脑硬盘、电动工具及电动汽车中使用的轻型马达不可或缺的材料,广泛应用于电子、机械等行业。


  稀土元素虽然号称稀土,其实并不像名字暗示的那样稀缺,不过它们在地球上分布极为不均,目前36%的储量在中国,而中国更是占了全球整个稀土矿出口的90%。为保护资源环境和遏制过度开发,中国从2009年起开始管控并限制稀土矿石出口,引起美日欧等国家强烈不满,甚至向WTO提起诉讼。

  最近,法国图卢兹纳米物体物理化学实验室(LPCNO)莉萨-玛丽·拉克罗伊领导的团队通过使用钴纳米棒替代稀土元素,研发了一种无稀土永磁材料,性能接近基于钕的配方,或许会对中国的稀土主导地位造成一定冲击。


  稀土磁体磁强度异常的关键是其结构特征上的微观各向异性,组成这些材料的狭长晶体在磁性上表现出明显的方向依赖性,正是晶体在制造过程中的共同排列产生了大块磁铁的强大磁场。


  研究人员通过类似搭乐高积木的方式,将钴纳米棒在外部磁场中对齐,并以冷高压压实,从而产生了宏观上的磁体。目前制成的钴硬磁材料并不完备,而且钴矿有毒,在提取生产过程中面临着不小的环境和道德问题,因此用钴纳米棒制成的强永磁体可能只适合微电子领域的小规模应用,并不会取代风力涡轮机及磁悬浮系统等大型工程所需,但可以减少对中国稀土矿的依赖。


  研究人员正在将注意力转向铁基纳米颗粒,希望用这种更常见,对环境无害的元素来生产永磁体,但铁在自然状态下是各向同性的,这意味着要实现类似钴纳米棒的磁化还面临着巨大的挑战。


Powered by CloudDream