製程快速簡易,人造「宇宙磁鐵」有望取代稀土元素

作者 | 發布日期 2022 年 10 月 27 日 10:00 | 分類 環境科學 , 能源科技 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
製程快速簡易,人造「宇宙磁鐵」有望取代稀土元素


英國與奧地利科學家開發出有機會替代稀土的物質,未來實驗室製造出來的「人工宇宙磁鐵」,有望應用在風力發電、電動車上。

稀土是製造永磁體的重要元素,更是發展再生能源、電動車的重要基石,只是目前世界上所有稀土元素幾乎來自中國,為了降低環境影響與避免供應鏈風險,許多科學家正尋找替代方案,而過去也確實有找到解方,也就是來自宇宙的「正方鎳紋石」(Tetrataenite)。

不過正方鎳紋石來源不簡單,這種鐵鎳合金有著特定有序原子結構,鐵跟鎳原子要花幾百年才能在隕石中排列成特定順序,最後形成類似稀土磁鐵的宇宙磁鐵。

1960 年代科學家們透過用中子轟擊鐵鎳合金來人工形成正方鎳紋石,但很明顯這種昂貴複雜且不切實際的方法很不適合規模商業化,現在劍橋大學團隊與奧地利科學家攜手帶來更快速有效的解方,不需要數百萬年的冷卻或是中子輻射,只要添加磷就可大量生產出鎳紋石。

研究團隊指出,隕石中的磷可以加速鐵和鎳原子移動速度,能夠形成必要的有序堆疊,不需等待數百萬年,只要混合適量的鐵、鎳和磷,就能夠將正方鎳紋石的形成速度提高 11 到 15 個數量級,幾秒鐘就可以形成。

劍橋大學材料科學與冶金系教授 Lindsay Greer 表示,基本上不需要特別處理,只要將合金熔化,倒進模具後就成功製造出正方鎳紋石了,過去除非我們做一些極端實驗,否則無法製造出正方鎳紋石,新研究完全顛覆我們對材料的看法。

但話說如此,就算團隊已經找到快速有效的方法來製造正方鎳紋石,但還需要做的研究與工作來確定任可不可以用來製造高性能磁體,未來還需要與磁鐵製造商合作探討,同時這項研究也可能會讓天文學家開始設想,是否需要花幾百萬年才能在隕石中形成正方鎳紋石。

(首圖來源:劍橋大學