科学家们在实验室里发明了一种高性能磁铁,它可能会结束我们对稀土金属的依赖

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剑桥大学的一组研究人员与奥地利的同事合作,发现了一种潜在的替代方法,可以在不使用稀土元素的情况下制造高性能磁铁。

这些高性能磁铁对于风力涡轮机和电动汽车至关重要,因为它们对建设零碳经济做出了重大贡献。目前,如果不使用稀土元素,就无法获得最好的永磁体。

即使“稀土”这个名字听起来不可持续。剑桥大学(University of Cambridge)发布的一份新闻稿称,这些元素很难获得,因为迄今为止,中国几乎垄断了全球稀土生产。例如,2017年,全球81%的稀土元素来自中国。随着与中国的地缘政治紧张局势加剧,人们担心稀土供应可能会受到威胁。

稀土元素在全球范围内储量丰富,但开采起来并不容易。最重要的是,所需的采矿方法并不环保。

四铁铅矿矿物是这些高性能磁铁所需的稀土元素。它是一种“宇宙磁铁”,或一种具有特定有序原子结构的铁镍合金,需要数百万年才能在陨石中自然形成。

剑桥大学的研究小组发现,通过添加一种常见的元素——磷——四铁铅矿可以大规模人工制造,而不需要任何紧张或昂贵的方法。该团队正在研究含有少量磷的铁镍合金的机械性能,磷也是陨石中发现的一种元素。

“当我仔细观察时,我看到了一个有趣的衍射图案,表明了有序的原子结构,”第一作者尤里·伊万诺夫博士说,他在剑桥大学完成了这项工作,现在在热那亚的意大利理工学院工作。

研究小组将适量的铁、镍和磷混合在一起,以加速四闪石的形成,使其速度提高11到15个数量级。在简单的铸造中,它在几秒钟内就形成了。

领导这项研究的剑桥大学材料科学与冶金系的林赛·格里尔教授说:“令人惊讶的是,不需要任何特殊处理:我们只是将合金熔化,倒入模具中,我们就得到了四铁铅石。”“之前在该领域的观点是,除非你做了一些极端的事情,否则你就不能得到四石矿,因为否则,你必须等待数百万年才能形成它。这一结果代表了我们对这种材料的看法的彻底改变。”

该团队的研究结果发表在《先进科学》杂志。

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