順磁性材料可以降低稀土永磁材料的需求

2020-12-04 稀世知真

艾姆斯實驗室的研究人員發現了一種新型磁鐵,可以取代地緣政治上受到挑戰且稀缺的同類磁鐵。

含有稀土元素的磁鐵仍然是當今技術的前沿。

從電腦硬碟、智慧型手機到耳塞和電動機,它們幾乎無處不在。

然而,由於稀土的稀缺性,以及某些稀土開採國具有挑戰性的地緣政治氣候,稀土磁鐵很難獲得。

埃姆斯實驗室現在已經確定了一種新型磁鐵——順磁性材料——基於更容易獲得的稀土。

「我們已經開發出新的方法來更好地預測哪些材料可以製造出好的磁鐵,」研究小組負責人兼艾姆斯大學教授託馬斯·洛格拉索說。

「實驗上,我們可以『修復』被稱為順磁性的近磁體系統。我們從具有室溫鐵磁性的合金或化合物開始。很多時候,這些材料含有很高比例的鐵或鈷。」

根據研究人員的說法,順磁性粒子對磁場的吸引力很弱,並且不是永久磁化的。

然而,順磁性材料可以通過添加合金轉化為鐵磁體或普通的永磁體,使其功能類似於冰箱的金屬表面。

到目前為止,洛格拉索的團隊已經用這種「康復」方法確定了兩位有前途的候選人。

兩者都是鈰鈷——CeCo3和CeCo5的兩種形式,鈰雖然被稱為稀土元素,但儲量豐富,容易獲得。

之前對CeCo3的研究表明,它表現出經典的順磁性行為。

計算結果表明,通過添加鎂,順磁性CeCo3可以轉化為鐵磁體。

洛格拉索說,這些預測已經被實驗證實,這種性質已經在化合物單晶的測量中得到了觀察。

CeCo5是一個強鐵磁體。研究人員將理論計算與高通量實驗相結合,將銅和鐵的精確含量歸零,以優化化合物的鐵磁性。

研究小組預計,以合金為基礎的CeCo5有朝一日可能取代含有釹(Nd)和鏑(Dy)的最強稀土磁體,從而緩解對關鍵稀土元素的需求。

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