3D打印制造超級磁體！新材料性能佳、更環(huán)保，有望替代稀土材料

從風力渦輪機和電動機，到傳感器和磁力開關(guān)系統(tǒng)，永磁體有許多電氣方面的應(yīng)用。永磁體的制造工藝通常會涉及到燒結(jié)或注射成型。但是，由于電子器件日益小型化，要求也更加嚴格，對磁性元件的幾何形狀提出了要求，而傳統(tǒng)的制造方法通常難以達到要求。不過，增材制造技術(shù)具有很強的靈活性，從而能夠生產(chǎn)出符合相關(guān)應(yīng)用需求的永磁體。

量身定制

近日，格拉茨大學(xué)、維也納大學(xué)等機構(gòu)的研究人員合作，利用激光3D打印技術(shù)，成功地制造出超級磁鐵。該方法使用的是磁性材料的粉末，加以熔化，分層打印，讓粉末得以粘結(jié)在一起，從而得到由純金屬制成的元件。

我們知道，如果密度和微觀結(jié)構(gòu)控制得好，就可以有效地利用材料，根據(jù)具體應(yīng)用情況來*地調(diào)整磁體性能。目前，3D打印已經(jīng)能夠打印出相對高密度的磁體，不過，研究團隊仍在探索如何控制磁體的微觀結(jié)構(gòu)。

研究者*開始將重點放在了制造釹或釹鐵硼磁體上。由于具有獨特的化學(xué)性質(zhì)，很多高性能永磁體都是以稀土金屬釹為基礎(chǔ)。而永磁體是許多重要領(lǐng)域（包括計算機、智能手機等）中應(yīng)用的關(guān)鍵組件。但是在其他應(yīng)用領(lǐng)域，比如電力制動器、磁力開關(guān)、某些電動馬達系統(tǒng)，釹鐵硼磁體的強勁性能并不是必需的，而且人們也不希望有這么強勁。

尋找稀土的替代品

因此，科學(xué)家們改用其他材料，即用Fe-Co磁體進行3D打印。從以下方面來看，F(xiàn)e-Co磁鐵有望替代釹鐵硼磁鐵：

①稀土金屬的開采是資源密集型的，從可持續(xù)角度來看并不具有持續(xù)的吸引力，而且這種金屬的回收還處于起步階段。但是，F(xiàn)e-Co磁體對環(huán)境的危害則更小。

②稀土金屬在較高溫度下會失去磁性，而特殊的Fe-Co合金則可在200~400℃的溫度下，繼續(xù)保持磁性，并且表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性。

研究人員表示，理論計算表明，F(xiàn)e-Co材料的磁性可以提高2或3倍。鑒于3D打印對產(chǎn)品形狀的靈活性支持，相信通過廣泛合作、深入研究，在不必要使用釹鐵硼磁體的領(lǐng)域，有望開發(fā)出替代釹鐵硼的磁性材料。

該論文已發(fā)表于Materials雜志。

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