釹是一種稀土元素，是制造最強永磁體的關(guān)鍵材料，而最強永磁體廣泛應(yīng)用于國防技術(shù)、硬盤驅(qū)動器、醫(yī)療成像設(shè)備、電動汽車電機、風(fēng)力渦輪機等領(lǐng)域。

圖片來源：LLNL

據(jù)外媒報道，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）、凱斯西儲大學(xué)（Case Western Reserve University，CWRU）和艾姆斯國家實驗室（Ames National Laboratory）的研究人員開發(fā)了一種新的釹磁體制造工藝，能夠高效地生產(chǎn)高純度材料。該論文發(fā)表于期刊《JOM》。

新工藝的工作原理

這種新方法有望克服所有三個障礙。它基于氯化物熔鹽電解原理。簡單來說，釹與氯離子結(jié)合后進入電解系統(tǒng)。電解裝置利用電流將進入系統(tǒng)的分子分解，將釹拉到系統(tǒng)的一端（陰極），將氯離子拉到另一端（陽極）。

與傳統(tǒng)的精煉方法相比，該工藝省去了兩個主要的高能耗步驟，并且不會產(chǎn)生有害氣體作為副產(chǎn)品。由于陽極設(shè)計能夠防止性能下降，因此該裝置可以連續(xù)運行。

“這在經(jīng)濟上具有優(yōu)勢，”LLNL科學(xué)家Eunjeong Kim說道，“使用我們的方法，釹的生產(chǎn)成本可以從傳統(tǒng)方法每公斤超過14美元降低到每公斤約5美元。”

更廣泛的意義和后續(xù)步驟

釹只是個開始。氯化物熔鹽電解法還可以擴展到其他對能源技術(shù)至關(guān)重要的稀土金屬。

這項工作體現(xiàn)了關(guān)鍵材料創(chuàng)新中心內(nèi)部的緊密合作。CWRU主導(dǎo)了電化學(xué)設(shè)計和工藝建模。LLNL負(fù)責(zé)材料表征和陽極制造，Ames利用所制備的材料制造了性能可與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)媲美的磁體。

目前，CWRU正致力于擴大電解裝置的設(shè)計規(guī)模，而LLNL則在測試新的沉積方法，以進一步穩(wěn)定陽極。

“此次合作充分展現(xiàn)了國家實驗室和學(xué)術(shù)界如何攜手推動創(chuàng)新，實現(xiàn)安全且可持續(xù)的材料制造，”Kim說道。