美国化学学会期刊——佛罗里达州奥兰多，2019年4月2日—从电脑硬盘和智能手机到耳塞和电动机，磁铁是当今技术的前沿。含有稀土元素的磁铁是目前最强大的磁铁之一，可以让许多日常用品变得越来越小。但鉴于稀土资源的稀缺性，以及一些稀土开采国具有挑战性的地缘政治气候，稀土元素可能很难获得。现在，科学家们已经确认了基于更容易获取稀土的磁铁，以及一些根本不含这些材料的有前景的磁铁。
研究人员4月2将在2019年春季美国化学学会(ACS)全国会议暨博览会上展示他们的发现。全球最大的科学学会美国化学学会(ACS)将在这里召开会议，会议将持续到周四。它涵盖了近13000个科学主题的演讲。
“我们已经开发出新的方法来更好地预测哪些材料可以制造出好的磁铁，”领导该研究小组的Thomas Lograsso博士说。“实验上，我们可以‘修复’被称为顺磁性的近磁体系统。我们从具有室温铁磁性的合金或化合物开始。很多时候，这些材料含有很高比例的铁或钴。”
顺磁性材料是一种对磁场具有弱吸引力且不具有永久磁化能力的材料。但是通过添加合金，顺磁性材料被转化为铁磁体，或者普通的永磁体，就像冰箱的金属表面一样。Lograsso的团队在埃姆斯实验室关键材料研究所(Critical Materials Institute at Ames Laboratory)利用这种“修复”方法，已经发现了两种前景光明的候选材料，它们都是钴铈的两种形式:CeCo3和CeCo5。铈虽然被称为稀土元素，但含量丰富，容易获得。
之前对CeCo3的研究表明，它表现出经典的顺磁性行为。计算结果表明，通过添加镁，顺磁性CeCo3可以转化为铁磁体。Lograsso说，这些预测已经被实验证实，这种性质已经在化合物单晶的测量中得到了观察。
CeCo5是一种强铁磁体。研究人员将理论计算和高通量实验结合起来，将铜和铁的精确含量归零，从而优化化合物的铁磁性。研究小组预计，有了这些添加剂，CeCo5有朝一日可能被用来取代含有钕(Nd)和镝(Dy)的最强稀土磁体，从而降低对这些关键元素的需求。Lograsso和他的同事继续研究其他类似的金属，可以添加到CeCo5，以进一步提高其作为钕和Dy磁铁的可行替代品的适用性。
Lograsso表示:“无论是考虑经济在环境，替换庞大需求量的稀土磁铁都是理想。”“尽管我们改进的铈钴化合物不如稀土磁铁那么强大，但它们仍可能在某些商业应用中具有很高的价值。因此，我们的目标是将合适的磁铁材料与特定的应用相匹配——一个所谓的“金凤花姑娘（刚刚好）”的非稀土磁铁。”
为此，该团队继续利用他们的战略，优化劣质磁铁或非磁铁的关键特性，将它们转化为完全不含稀土元素的替代品。例如，他们现在使用钴来优化铁锗Fe3Ge的性能。所得化合物的高磁化强度可与最好的钕基磁体相媲美。这一策略不仅局限于Fe3Ge，而且正被应用于其他有前景的无稀土化合物，以选择性地提高磁体的性能。
研究人员承认得到了美国能源部的支持和资助。
美国化学学会是世界上最大的科学学会，是美国国会特许成立的非营利组织。ACS是全球领先的通过其多个数据库、同行评审期刊和科学会议提供化学相关信息和研究的机构。ACS不进行研究，但发表和公布同行评审的科学研究。它的主要办公室在华盛顿特区以及俄亥俄州的哥伦布市。
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