碳基磁体研究新进展 无法替代稀土永磁

磁性材料作为众多高科技产品的核心组件，其性能与成本一直是科研界与产业界关注的焦点。1月9日，日本京都大学发表在《自然》杂志的一项研究成果引起了关注，其研究团队成功制造出不依赖稀土、以碳为原料的新型磁体，这对于磁性材料领域来讲是一次新的尝试。

近年来，稀土永磁材料凭借其高磁能积、高矫顽力和良好的机械性能，在推动绿色低碳发展中扮演着不可或缺的角色。尤其是在新能源汽车、工业电机、风力发电等领域发挥着不可替代的作用。然而，稀土永磁材料也存在一些问题。首先，稀土元素的开采成本相对偏高，这增加了材料的应用成本；其次，供应链受地缘政治等因素影响，存在一定的供应风险。因此，对于欧美日等稀土资源相对匮乏且缺乏稀土冶炼分离能力的国家而言，寻找替代材料以减少对稀土的依赖，或减少稀土用量以降低材料应用成本，已成为其科研界的重要课题。剑桥大学团队曾发现了一种制造新型磁性材料铁-镍（tetrataenite）的方法，由50％的铁和50％的镍组成；美国能源部关键材料研究所和艾姆斯国家实验室的研究人员，也曾开发出一种基于微结构工程制造无稀土永磁材料锰铋（MnBi）磁体的新方法；但上述方法尚处于试验以及探寻阶段，想要应用于市场可能还有很长的路要走。

京都大学的研究团队选择石墨烯纳米带（GNR）作为突破口，成功制造出一种新型的碳基磁体。与稀土永磁体相比，碳基磁体具有原料丰富、易于获取、重量轻等优势，环境友好性也更为突出，有助于减少对环境的影响。但是，碳基磁体的劣势也是显而易见的。首先，其磁力相对较弱，无法替代稀土永磁材料在高性能应用中的地位；其次，碳基磁体容易与氧气或水分发生反应而劣化，这对其稳定性和使用寿命提出了更高要求。此外，碳基磁体的制造工艺尚不成熟，大规模生产还存在一定难度，也限制了其经济可行性。

综上，尽管碳基磁体的成功制造给磁性材料领域带来了新的探索和可能性，但受限于碳基磁体在磁力强度、耐环境侵蚀等关键性能指标上的不足，以及当前生产工艺的不成熟，其距离实现大规模商业化应用尚有较长的路程需要跨越。相比之下稀土永磁材料凭借其优异的性能和广泛的应用前景，仍是目前磁性材料的主流之选。

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