高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

实用的超导磁体(热搜上的钕磁体)

时间:2023-07-27 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 高考资讯

杨净明敏发自凹非寺量子位|公众号QbitAI当代“永磁王”钕磁体,成为这几日热议的主角。尤其是其中能长久保持磁性的永磁体。在2000年后正式超越日本,成为全球钕磁体生产份额第一的国家。2022年公司烧结钕铁硼的产能为2万吨,并计划在今年继续扩产1万吨。其钕磁体进口总量中,75%来自中国,9%来自日本,5%来自菲律宾,4%来自德国。而统计截至2018年的数据,中国生产了全球87%的钕磁体,但高性能类型占总量的48%,其余来自日本和德国。

杨净 明敏 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

当代“永磁王”钕磁体,成为这几日热议的主角。

这是因为呀,美国一声令下,宣布“不限制主要从中国进口的钕磁体”

理由中提到,去年美国进口的烧结钕磁体中,中国出产占到了75%。(烧结,就是将粉状物转变成致密体,主流制造工艺)

一时间引发了热议,网友们虽然对这种“双标”操作习以为常,但依旧被恶心到了:

怎么可以把可能卡脖子说的这么清新通俗。

而事实上,作为应用于手机、汽车甚至导弹、战斗机中不容或缺的动力材料,起初是由美国参与研发,甚至在90年代,一度还是这个产业链上的第二主导者(第一是日本)。

但如今,在美国本土却没有一家大型参与制造企业,这究竟是怎么一回事。

“现代永磁之王”钕磁体到底是啥?

首先,还得从钕磁体这一主角开始说起。

提到磁铁,相信很多人都很熟悉,但不为大多数人所知的是,它几乎存在于所有事物中。尤其是其中能长久保持磁性的永磁体

小到我们日常使用的智能手机、音响,大到电动汽车、红外制导导弹,永磁体成为大多数电力系统中不容或缺的部分。

前阵子美国发现在F-35战斗机的发动机用了中国产的合金磁铁,于是不得不暂停交付。

这其中,钕磁体,也叫做钕铁硼(NdFeB)合金,是目前世界上磁性最强的永磁材料,可吸引远重于自身重量1000倍的物体,有着“现代永磁之王”的美誉。

而且它的体积小、质量轻、能量密度高、稳定性强,可以以较低的成本产生更多的单位功率,饱受行业偏好,主要应用领域包括:汽车、风力发电、智能手机、机器人、计算机硬盘、军用设备等。

△图源:Macro Polo智库

2019年,相较于其他永磁材料,市场占比高达65.8%。而这种趋势随着清洁能源转型的推动,将变得更加突出。

报告显示,未来十年,假设没有重大技术突破,仅电动汽车和风力涡轮行业,就将推动80%的高性能钕磁体的需求,两个行业需求增长400%。

这其中又以电动汽车为典型。

首先,汽车行业本身就是钕磁体最大的需求方,2019年就占总需求的49.3%。(其中,燃油车占比37.5%)

△图源:Macro Polo智库,资料来源:华宝证券

而电动车所需的钕磁体则远高于燃油车的10倍以上,在未来,电动汽车的逐步渗透几乎是可以预见的。

因此电动汽车对钕磁体的需求将会呈现出爆发式增长,据华宝证券估计,2019年到2025年,电动汽车对磁铁的需求预计增长600%,超过35000吨。

目前,全球只有十几家(中国有八家公司)具备为向特斯拉等汽车公司提供相应的产品和质量的能力。

这么重要的钕磁体以及可预见的爆发式需求,也就不难理解美国此举。

但如果翻开整个钕磁体的发展历程,美国曾经在产业链上有着举足轻重的位置。

美国曾主动放弃钕磁体产业

上世纪八十年代,美国的通用汽车和日本的住友几乎同时研发了钕铁硼化合物。一经推出,大家都惊叹于它的强大,并有意将它推向更多应用。

但不同的是,两家企业采用了不同工艺。美国坚持使用粘结钕磁体,日本则采用烧结工艺

放在当时,粘结工艺应用广泛价格便宜;但烧结可以产生很强大的功率,因此更受到行业热捧。

如今,烧结钕磁体成为综合性最强的材料,前面提到的应用场景也基本上采用这个工艺。

因为没有受到行业青睐,通用汽车于1995年将磁铁子公司出售给了一家由中国公司组成的财团;并于2001年关闭了所有在美国的生产线。

从这张图可以看到,在80年代,美国钕磁体产量最高还占到了25%,位列全球第二。

△图源:Macro Polo智库

而这时候,中国早已解决规模生产问题。在2000年后正式超越日本,成为全球钕磁体生产份额第一的国家。

众所周知,我国是稀土资源大国。资源等方面带来的优势,使得过去几十年来,我国稀土永磁材料在研制和生产上都发展神速。

2000年代中期,中国占全球钕磁体产量的近80%。

经过二十余年发展,如今我国几乎占据了整个稀土永磁体产业链。拥有近60%的开采量,超过85%的加工能力,产量占比超过90%

国内产业链上,上游稀土开发集中在内蒙古、四川、江西等地,生产制造集中在浙江。代表企业有中科三环、金力永磁、正海磁材等。

其中,中科三环隶属中科院,是国内最大的烧结钕磁体生产制造商。2022年公司烧结钕铁硼的产能为2万吨,并计划在今年继续扩产1万吨。

金力永磁毛坯产能达到2.3万吨,并还在进一步扩建产线。

相比之下,美国的钕铁硼生产制造十分冷清。时至今日,美国没有一家大型企业有钕铁硼制造业务,对钕磁体的依赖非常严重。

其钕磁体进口总量中,75%来自中国,9%来自日本,5%来自菲律宾,4%来自德国。

这使得海外企业在使用钕磁体上非常慎重。

比如美国能源局一份研究报告指出,特斯拉一开始没有选用永磁体电机技术路线,就是因为担心供应链问题。

不过生产制造方面占据主导地位,并不意味着我国稀土永磁体产业就已经形成绝对长久优势。

因为在专利技术方面,我国很多企业都还是从日本拿授权

日立金属公司在全球保有600多项烧结钕铁硼专利,几乎垄断了从钕铁硼成分到烧结生产全流程的专利。

目前日立金属仅把高端烧结技术授权给了我国8家企业,其中就有上面提到的中科三环、正海磁材。

这意味着,国内仅有4%的稀土永磁体企业可以生产高性能磁体。其余大多数企业,只能生产中低端产品,这在一定程度上还会造成产能过剩。

据2018年数据,我国生产的近16万吨钕磁体中,只有15%被认为是高性能磁体。

而统计截至2018年的数据,中国生产了全球87%的钕磁体,但高性能类型占总量的48%,其余来自日本和德国。

One More Thing

尽管研发起步落后于欧美日本,但我国一直在稀土永磁体研发上奋起直追。

这其中还有则趣事——

1983年,日本住友公司金子秀夫教授宣布,他们发明了第三代稀土永磁材料,其磁能体积高达36MGOe,也就是钕磁体。

当时,我国材料科学家谢宏祖提问:

先生,钕铁是组不成合金的,还有什么元素?

金子秀夫教授笑而不语。

最后,在美国物理学会第29次磁学与磁性材料年会上揭晓答案,即Nd2Fe14B。

之后,正是这位向金子秀夫提问的中国科学家,带领团队在采用低氧工艺实验室,研制出了最大磁能体积为52.2MGOe的钕铁硼永磁材料,达到了当年世界最高水平。

1994年,丁肇中院士为美国宇航局寻求高性能磁体时,选中的也是谢宏祖发明的永磁体材料。

△著名稀土永磁体专家谢宏祖

据了解,谢宏祖曾被评为国家科技进步一等奖一次,国家三等发明奖一次,国家“七五”攻关优秀个人奖,并被评为有突出贡献的中青年专家,享受政府特殊津贴。

参考链接:[1]https://macropolo.org/analysis/permanent-magnets-case-study-industry-chinese-production-supply/#:~:text=As of 2018, China produced,rest (see Figure 5).&text=Note: Japan and Germany likely,“ROW” essentially means Germany[2]https://www.bis.doc.gov/index.php/documents/section-232-investigations/3142-2022-09-fact-sheet-biden-harris-administration-announces-actions-to-secure-rare-earth-element/file[3]http://www.sic.ac.cn/xwzx/kj/202005/t20200513_5578735.html[4]https://www.politico.com/news/2022/09/07/pentagon-suspends-f-35-deliveries-china-00055202[5]https://www.eet-china.com/news/202205111004.html

— 完 —

量子位 QbitAI · 头条号签约

关注我们,第一时间获知前沿科技动态

,
    推荐阅读
  • 手机备份是什么意思(手机备份具体是什么意思)

    以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!手机备份是什么意思手机备份是指将手机内的资料,包括通讯录、短信、通话记录、应用软件、游戏等重要资料进行备份,以防数据丢失。比较知名的手机备份软件有联想集团开发的乐同步手机备份软件、、中国移动彩云通信录、天翼云、QQ通讯录、360通讯录、DBank网盘安卓客户端、iUU(爱悠悠)、手机兄弟、一键通、钛备份等。

  • 魔兽世界怀旧服英雄被削弱(魔兽世界怀旧服)

    对于AHK的合规性,长久以来一直没有一个明确的官方界定,有玩家认为法无授权不可为,有玩家认为法无禁止即可为。小编个人认为既然暴雪已经明确认定使用AHK脚本属于违规,那么再继续用AHK脚本绝非明智之举,轻则被拉黑日志影响个人和团队成绩,重则被官方直接封号。

  • 2021春季广东医科大学什么时候开学(2021年广东医科大学寒假放假时间)

    教师、党政管理人员、教辅人员、辅导员以及各类专业技术人员3月1日全体人员返校上班,学生分批返校2021年3月8日春季学期正式上课。湛江校区学生分批返校安排如下:3月4日:2018级所有专业3月5日:2019级所有专业3月6日:2020级所有专业3月7日:2016级所有专业学校将根据疫情防控的新形势、新变化,结合实际情况,对学校的工作安排作相应调整,并及时通知全校教职员工和学生。

  • cad教学零基础入门 怎么看图纸(史上最强零基础学习AutoCAD全套教学)

    cad教学零基础入门怎么看图纸史上最强零基础学习AutoCAD全套教学视频CAD行业图纸,免费送。限时免费领取,文章末尾有获取方式,按照步骤就能自动获得!如果看完所有教程将获得哪些提升:1、快速掌握AutoCAD的软件基础操作和命令,避开常见使用错误2、学会各种绘图工具,快速绘制所需图纸3、熟练使用软件进行平面绘图、二维工程图和三维实体模型同时赠送大家110套AutoCAD行业图纸和100套AutoCAD设计源文件等多个资源,供大家参考学习:获取方式:

  • 空调哒哒哒响怎么解决(空调哒哒哒响的解决途径)

    空调外机没固定好,机震引起的轰鸣异响,解决办法:把空调脚用螺丝固定,不让其摇晃,减少震动产生的噪音。检查空调散热风扇问题:检查空调扇叶是否打在护网上,空调风扇松动的问题,在扇叶没受损的情况下,将扇叶紧固即可减少噪音。空调压缩机机脚螺丝松动,导致异响,同样,紧固空调压缩机机机轿螺丝即可。空调压缩机故障,这种情况就比较复杂了,需要专业的人员处理,非专业人士一定不要乱动,不然可能导致更大的故障。

  • 督查落实四项制度情况(突出四性构建闭环督查新格局)

    出台了关于健全督查机制强化督查合力的实施办法,成立了以市委副书记为主任、相关市领导为副主任的市委督查委员会,高位统筹全市重点督查工作。面对去年特大洪涝灾害,卫辉市委以灾后重建统领经济社会发展,督查工作从抗灾减灾、抢收抢种、项目谋划、项目实施等各方面全流程参与、全过程跟踪。

  • 红魔7pro有什么好玩的功能(作为中兴努比亚旗下游戏品牌)

    红魔7Pro开篇老规矩,上配置图:屏幕优势红魔7Pro:性能游戏电池充电。红魔7pro上手简评红魔手机,很美,透明帅气,风扇很给力,原神稳定输出,保留了3.5mm耳机接口是最好的,屏下摄像头对游戏,观感影响很大,正面很好看。介意评下摄像头的千万别买!Mora很可爱,不过动作略微机械,看来还是该再磨练下。新一代小龙很给力嘛,被红魔驯服的服服帖帖的。

  • 活的螃蟹怎么保存(怎么保存最好呢)

    活的螃蟹怎么保存放盒子或盆子里定时喷水大闸蟹的生命力很强,室温要在15~25℃之间,就完全可以室内存放,将大闸蟹用较宽敞的盒子或盆子放好,注意定时给它们喷洒一些水,保证它们环境的湿度,这种可以保存存活3~5天。

  • 孟子义挺漂亮的(孟子义有多美剧情就有多烂)

    2019年,《东宫》大火。出场一袭红衣,属实是把异域美人的绝色风情拿捏住了。2021年,《司藤》爆了。薄荷绿蕾丝七分袖旗袍,素雅干净。整个剧组深入云南,全程实景拍摄。所以网友纷纷表示,你可以永远相信李木戈导演的审美。整个一迷人危险的性感尤物。四位美女,身份皆不同。提供笑料,成为炮灰。岳灵珊,也就此掉下悬崖。内娱女明星,需要李木戈。

  • 检查肛门疾病需要做什么(成重点保护对象)

    肛门作为我们人体的末端器官,作为身体重要的出口,它的重要性已经不必再多说了,请大家多多爱惜肛门,每天清洗肛门,用温水就行,减少细菌的滋生,还有就是别为了一时的刺激,伤害自己的“菊花”。