韓國科學家突破性研發：無需昂貴重稀土的高效能永磁體

由韓國材料科學研究院（KIMS）奈米材料研究部門的Dr. Tae-Hoon Kim和Dr. Jung-Goo Lee領導的研究團隊，成功開發出一種無需使用昂貴重稀土元素的高效能永磁體製造技術。這項突破性的技術，利用晶界擴散製程，首次在全球範圍內實現了這一領域的創新。研究成果已發表於《Acta Materialia》期刊。

永磁體是電動車（EV）馬達和機器人等高階產品的關鍵元件。然而，傳統的永磁體製造製程高度依賴重稀土元素，這些元素主要由中國生產，導致資源依賴性高且生產成本昂貴。為克服這些限制，研究團隊成功開發出一種無需重稀土元素的高效能永磁體，其核心技術在於兩步驟的晶界擴散製程。

晶界擴散製程是一種提升永磁體效能的關鍵技術。在此製程中，重稀土材料被塗覆在磁體表面，隨後進行高溫熱處理。在熱處理過程中，重稀土沿著晶界擴散到磁體內部，從而提高其矯頑力——即磁體保持磁化的能力。

研究團隊開發的兩步驟晶界擴散製程，首先在高溫下將一種新型高熔點金屬材料滲透到磁體中，隨後進行室溫冷卻。第二步驟中，再將一種低成本輕稀土（鐠，Pr）材料在高溫下重新滲透到磁體中。這項技術的關鍵創新在於能夠抑制晶界擴散製程中出現的異常晶粒粗化現象，這種現象會降低擴散效率和磁效能。研究團隊成功控制了這一問題，從而提升了擴散效率。

結果顯示，擴散材料迅速滲透到磁體中，顯著提高了矯頑力。這一進步使磁體的效能等級達到45SH至40UH，與含有重稀土元素的商用磁體相當，但僅使用了輕稀土元素。若這項技術實現商業化，預計將降低製造成本，並提升電動車、無人機和飛行汽車等需要高效馬達的高價值產業的效能。

研究的主要負責人Dr. Tae-Hoon Kim表示：「目前，電動車馬達和高階家電中的磁體使用昂貴的重稀土元素是不可避免的。然而，由於重稀土資源集中在特定地區且成本高昂，全球研究人員多年來一直致力於開發減少或替代磁體中重稀土元素的技術，但進展停滯不前。這項技術透過引入新概念，展示了在高效能磁體製造中擺脫重稀土依賴的潛力，並為永磁體產業的核心技術——晶界擴散製程的研究提供了新方向。若實現商業化，這將是韓國首次在永磁體技術的最關鍵領域取得主導地位。」