作者:高长安 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/6/22 11:18:47
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巧解困扰世界各国研究人员二十多年的“工程噩梦”
张湘义团队纳米复合永磁材料研究取得重要进展

 

记者6月22日从燕山大学获悉,该大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室科研团队在纳米复合永磁材料研究领域取得重要进展:采用纳米化途径,团队使用较少的稀土金属,制备出了磁能积超过相应的纯稀土永磁材料的块体纳米复合材料。

从笔记本电脑到高效洗衣机,从电动汽车到风力发电,永磁材料无处不在,它们的发展对人类生活方式的改变和社会进步产生了巨大影响。然而,现有强磁体都是稀土永磁材料,昂贵、有限的稀土资源严重制约了这类材料的广泛应用。二十多年前,有研究者设想,将稀土硬磁性材料与软磁性材料结合起来形成交换耦合纳米复合磁体,可望获得比纯稀土磁体更强的磁性能,并能较大程度地降低稀土金属用量,来制备比现有稀土永磁材料更强但是成本更低的纳米复合永磁材料。但其主要挑战是需要在纳米尺度上对软相的尺寸(等于或小于10 纳米)、分布和含量以及硬相的晶体取向进行同时控制,其艰难程度被认为是一个“工程噩梦”。

最近,张湘义科研团队提出了一种新颖的变形策略,并制备出各向异性块体SmCo/FeCo纳米复合永磁材料,解决了这个困扰世界各国研究人员二十多年的“工程噩梦”。该材料的磁能积(28 MGOe)为当前报道的含高软相分数块体纳米复合磁体的最高值,超过相应的纯单相稀土永磁材料(磁能积提高了58%)。另外,所制备出材料的磁能积可以与当前商业SmCo5和Sm2Co17磁体相媲美,且少用稀土钐(Sm)20−39 wt.%。

团队最新研究成果以《具有高磁能积的新奇双形态各向异性块体纳米复合材料)》为题在Advanced Materials杂志上发表。Advanced Science News网站以“Stronger Magnets with Smaller Amounts of Rare Earth Metals”为标题并配图介绍了该项工作。

另外,张湘义团队还发现通过改变变形温度可以对硬磁纳米晶的尺寸(小于10 纳米)和形态(球形、柱状和盘状)进行调控; 他们通过控制合金熔体结构,制备出三维类壳/核软、硬异质纳米结构,其磁能积为当前各向同性永磁材料的最高值。有关研究结果分别发表在2017年和2016年的 Nano Letters 杂志上。

据介绍,该研究成果为探索低稀土超强永磁材料提供了新的策略和方向。所建立的技术不仅适用于其它永磁材料体系,而且可用于其它功能材料如热电和多铁材料的纳米化,实现块体纳米结构的可控制备。所提出的制备策略将激励人们探索复杂异质纳米结构的可控生长和空前的性能。

 
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