碳基磁體研究新進(jìn)展 無法替代稀土永磁

磁性材料作為眾多高科技產(chǎn)品的核心組件，其性能與成本一直是科研界與產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。1月9日，日本京都大學(xué)發(fā)表在《自然》雜志的一項(xiàng)研究成果引起了關(guān)注，其研究團(tuán)隊(duì)成功制造出不依賴稀土、以碳為原料的新型磁體，這對(duì)于磁性材料領(lǐng)域來講是一次新的嘗試。

近年來，稀土永磁材料憑借其高磁能積、高矯頑力和良好的機(jī)械性能，在推動(dòng)綠色低碳發(fā)展中扮演著不可或缺的角色。尤其是在新能源汽車、工業(yè)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。然而，稀土永磁材料也存在一些問題。首先，稀土元素的開采成本相對(duì)偏高，這增加了材料的應(yīng)用成本；其次，供應(yīng)鏈?zhǔn)艿鼐壵�治等因素影響，存在一定的供�?yīng)風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于歐美日等稀土資源相對(duì)匱乏且缺乏稀土冶煉分離能力的國家而言，尋找替代材料以減少對(duì)稀土的依賴，或減少稀土用量以降低材料應(yīng)用成本，已成為其科研界的重要課題。劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)曾發(fā)現(xiàn)了一種制造新型磁性材料鐵-鎳（tetrataenite）的方法，由50％的鐵和50％的鎳組成；美國能源部關(guān)鍵材料研究所和艾姆斯國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員，也曾開發(fā)出一種基于微結(jié)構(gòu)工程制造無稀土永磁材料錳鉍（MnBi）磁體的新方法；但上述方法尚處于試驗(yàn)以及探尋階段，想要應(yīng)用于市場可能還有很長的路要走。

京都大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)選擇石墨烯納米帶（GNR）作為突破口，成功制造出一種新型的碳基磁體。與稀土永磁體相比，碳基磁體具有原料豐富、易于獲取、重量輕等優(yōu)勢，環(huán)境友好性也更為突出，有助于減少對(duì)環(huán)境的影響。但是，碳基磁體的劣勢也是顯而易見的。首先，其磁力相對(duì)較弱，無法替代稀土永磁材料在高性能應(yīng)用中的地位；其次，碳基磁體容易與氧氣或水分發(fā)生反應(yīng)而劣化，這對(duì)其穩(wěn)定性和使用壽命提出了更高要求。此外，碳基磁體的制造工藝尚不成熟，大規(guī)模生產(chǎn)還存在一定難度，也限制了其經(jīng)濟(jì)可行性。

綜上，盡管碳基磁體的成功制造給磁性材料領(lǐng)域帶來了新的探索和可能性，但受限于碳基磁體在磁力強(qiáng)度、耐環(huán)境侵蝕等關(guān)鍵性能指標(biāo)上的不足，以及當(dāng)前生產(chǎn)工藝的不成熟，其距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用尚有較長的路程需要跨越。相比之下稀土永磁材料憑借其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用前景，仍是目前磁性材料的主流之選。