美国积极研发稀土磁铁“替代品”

详细资料: 分类：稀土知识新闻价格; 发布于 2014年5月19日星期一 14:27; 点击数：912

元素周期表似乎成了一种老式的、公认的科学研究形式的缩影。与其说这种科学研究形式与科技含量高的风轮机或燃料利用率高的汽车引擎有关，还不如说与中学化学有关。

但元素周期表中那一排排大多数人闻所未闻的元素对创造科技和清洁能源至关重要。近年来，短缺问题和国际政治对这些物质——其名称各异，如钕和钇——构成了威胁。

去年，能源部拨款1.2亿美元在艾奥瓦州埃姆斯实验室设立了关键原材料研究所。该研究所致力于增加（短缺物质的）产量并研发替代性物质以防出现短缺局面。

在东北大学，化学工程师劳拉·刘易斯通过一次快速演示总结了她正在研究的科学难题：她在桌子上推过来一只金属浅盘子，盘子里面有一块略带锈迹的磁铁，她要观摩者试着把磁铁撬出来。这是可能的，但很难。

这就是钕铁硼磁铁，在从小型摩托车到战斗机的多种应用中它都是关键性材料。过去五年里，钕铁硼磁铁的供应和价格出现问题，因为中国的稀土元素生产和出口政策发生了变化。于是，像刘易斯这样的科学家努力研究能否设计出替代品。

刘易斯的研究生涯始于上世纪90年代。她当时的侧重点是试图弄懂此类含有稀土元素的“超级磁铁”为什么会有很强的磁性以及如何给它们增加磁性。但政府后来对此类研究的支持力度不断减小，她于是调整了研究重点。2009年，刘易斯在德国旅行时看到一个大多数人都不会注意的新闻标题：《中国对稀土矿加大管控力度》。

刘易斯说：“我当时叫道，‘呵，好家伙’，因为这些稀土矿的用途太广了，与军事和能源等领域都息息相关。这引发了我所称的稀土危机。”

如今，中国的贸易管控问题似乎在逐步得到解决。刘易斯则致力于寻找新办法，去创造一种可与含有稀土元素的超级磁铁相媲美的磁铁。为了寻找灵感，她在尝试创造独特的原子结构，但也在研究各种天然结构。比如，某些陨石就含有磁性很强的铁-镍结构。

刘易斯一直在实验室里用精密设备尝试合成可具有类似特性的新型磁铁。

但耶鲁大学产业生态学教授托马斯·格雷德尔说：“我们越来越习惯于使用我们所知的最适于特定用途的元素。我们越是这样做，就越难找到好的替代性物质。”

格雷德尔说，他最担心的是，一些在大量使用的金属并没有优质替代性物质。具有导电性的铜就是个好例子。如果铜出现短缺，那就得用贵得多的银取而代之了。

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