科学家发明了用于汽车和风力发电机的更便宜的磁性材料

铈是一种广泛存在且价格较低的稀土金属。艾姆斯实验室的科学家们用它创造了一种与传统含镝磁体性能接近的高性能磁性材料，使风力发电机制造起来更便宜。

    美国能源部艾姆斯实验室的Kar A. Gshneidner和他的科学家同事发明了一种可以替代传统系统永磁体的新型磁性合金。

    这种合金是目前应用于汽车发动机和风力发电机的高性能永磁体的潜在替代品，避免了使用最稀少和最贵的的稀土元素之一的镝，取而代之，使用最丰富的稀土元素铈。

    结果，由钕、铁和硼共掺杂的铈和钴合金，具有与传统含镝的烧结磁体相媲美的性能，且更加便宜。

    由艾姆斯实验室的博士后研究员Arjun Pathak和Mahmud Khan（现在在迈阿密大学）所做的实验证明，高温下，含铈合金的内禀矫顽力——磁性材料抵抗退磁的能力——远远超过含镝磁体。这种材料至少比含镝磁体便宜20%到40%。

    “这是非常振奋人心的结果，我们发现这种材料在150℃下的性能要好于任何现有的材料，”Gschneidner说，“这种材料是高温下应用的重要考虑对象。”

    前期将铈用于稀土磁体之所以失败是因为铈降低了材料的居里温度——在居里温度以上，合金将失去它的永磁性。但是，研究小组发现用钴进行共掺杂使他们在不失去想要的磁性能的同时可以将镝用铈替代。

    寻找一种相对合适的材料是降低生产中对镝的依赖的关键，目前镝的需求量远超过它的矿产储量和回收量。

    “铈：在高性能钕铁硼永磁体中镝的不太可能的替代品”这篇文章发表在《先进材料》上，由艾姆斯实验室的Arjun K. Pathak, Mahmud Khan, Karl. A. Gschneidner, Ralph W. McCallum, Lin Zhou, Kewei Sun, Kevin W. Dennis, Matthew J. Kramer和Vitalij Pecharsky，MEDA工程技术服务公司的Chen Zhou，通用汽车研发中心的Frederik E. Pinkerton合著。

    研究工作由美国能源部的ARPA-E项目（高级研究项目署-稀土替代品的关键技术）的支持，这一项目开发稀土的廉价替代品，稀土这一天然材料具有独特的磁性能，用于电动汽车的电动机和风力发电机。REACH项目寻找稀土的廉价、丰富的替代品，同时鼓励现有技术更高效地使用稀土。