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英國和奧地利科學家發現“宇宙磁體”制造又有新方法

2022-10-27 09:03:35 來源：科技日報

英國和奧地利科學家在最新一期《先進科學》雜志上撰文指出，在鐵—鎳合金中添加適量磷元素，有望制造出四方鎳紋石，后者的磁性使其成為替代用于風力渦輪機和電動汽車等領域的高性能稀土永磁材料的主要候選者。最新研究或意味著無需任何專門處理或昂貴技術，就可大規模人工生產四方鎳紋石。

高性能磁體是打造零碳經濟的關鍵技術，但目前最好的永磁體都含有稀土元素。最新研究負責人、劍橋大學材料科學與冶金系林賽·格里爾教授表示：“開采稀土礦藏活動極具破壞性，必須使用大量材料才能提取出少量稀土，我們亟待找到不需要稀土的替代材料。”

四方鎳紋石是一種具有特殊有序原子結構的鐵—鎳合金，是高性能磁體最有前途的替代品之一。它歷時數百萬年才形成，在漫長的歲月中，隨著隕石慢慢冷卻，在晶體結構內，鐵和鎳原子按特定堆疊順序排列，最終形成這種磁性接近稀土磁體的“宇宙磁體”。

20世紀60年代，科學家通過用中子轟擊鐵—鎳合金，使原子形成所需有序堆疊，人工制造出四方鎳紋石，但這種技術不適合大規模生產。此后盡管歷經多年嘗試，科學家們仍無法以接近工業規模的方式生產四方鎳紋石。

在最新研究中，科學家通過在鐵—鎳合金中添加少量磷，在實驗室內制造出了四方鎳紋石。格里爾說：“不需要特殊處理，只需將合金熔化，倒入模具中，我們就得到了四方鎳紋石。隕石中存在的磷使鐵和鎳原子移動更快，將四方鎳紋石的形成速度提高11到15個數量級，使其借助簡單鑄造方法在幾秒鐘內形成，而無需等待數百萬年形成的有序堆積”。

關鍵詞：四方鎳紋石奧地利科學家宇宙磁體稀土元素