都有為院士：《磁性材料的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景》演講

9月25日，中國(guó)科學(xué)院院士、磁學(xué)與磁性材料專(zhuān)家、南京大學(xué)教授都有為在“2020中國(guó)新材料資本技術(shù)大會(huì)”上，發(fā)表了題為《磁性材料的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景》的演講。

“假如把每個(gè)國(guó)家每年生產(chǎn)、使用的磁性材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每個(gè)國(guó)家每人每年所使用的磁性材料都表征著這個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代化程度，科學(xué)家用磁性材料的應(yīng)用來(lái)表示這個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的程度?！?/p>

都有為院士談到，磁性材料是一類(lèi)重要的功能材料，在產(chǎn)業(yè)革命中起著重要的作用，從人類(lèi)進(jìn)入電氣時(shí)代，到21世紀(jì)以智能化為主導(dǎo)的第四次產(chǎn)業(yè)革命，倘若沒(méi)有磁性材料，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。

01

磁性材料種類(lèi)多、用途廣

相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2020年全球永磁與軟磁產(chǎn)值將達(dá)450億美元，年增長(zhǎng)率約為8.9%。“如今，我國(guó)已經(jīng)成為磁性材料生產(chǎn)大國(guó)，主要開(kāi)展了采用雙合金工藝降低重稀土元素Dy、Tb，以豐度高、價(jià)廉的稀土元素取代Nd等?！倍加袨樵菏拷榻B道。

“依據(jù)磁特性，磁性材料可以分為以磁滯回線(xiàn)為主要特性表征的磁性材料和以交叉效應(yīng)為基礎(chǔ)的磁性材料兩大類(lèi)，磁性材料的發(fā)展和用途日益強(qiáng)大，而材料、結(jié)構(gòu)與器件的完美結(jié)合成為新材料的特色。”

縱觀磁性材料的發(fā)展史，可以從鐵磁、亞鐵磁到3d-4f低維FM/AFM耦合交叉等磁性材料中發(fā)現(xiàn)奧秘。其中，以磁滯回線(xiàn)為主要特性表征的磁性材料包括永磁、軟磁、矩磁、磁記錄；而以交叉效應(yīng)為基礎(chǔ)的磁性材料包括磁致收縮材料、磁光材料、旋磁材料等。

在演講中，都有為院士詳細(xì)地介紹了稀土永磁、聚合物磁性復(fù)合材料、高溫磁制冷材料、磁動(dòng)態(tài)隨機(jī)儲(chǔ)存器等內(nèi)容。

02

磁性材料前景廣闊、潛能無(wú)限

在技術(shù)的推動(dòng)下，磁性材料的更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，性能也逐步提高。例如，將FB9H用作起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在-40℃及同樣抗退磁條件下，磁體厚度可比FB9H減少19%，面積減少7%，體積縮小25%，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)小型、輕型化。

近10年來(lái)，世界風(fēng)力發(fā)電量每3年增加近1倍，其中2009年為159213MW，2020年預(yù)計(jì)達(dá)到1900GW，而3MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要1.5t的稀土永磁，可見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)稀土永磁的需求廣泛。

此外，聚合物磁性復(fù)合材料在外電、磁、光、熱、化學(xué)等作用下可以變形，在醫(yī)學(xué)器件、機(jī)器人、遙控、航空航天等領(lǐng)域前景無(wú)限。

而高溫磁制冷材料，從相變的角度大致可分為：利用一級(jí)相變的磁性材料和利用二級(jí)相變的磁性材料。以Gd、RAl、非晶材料等二級(jí)相變磁性材料為例，其相變?yōu)殍F磁到順磁，過(guò)程可逆，但磁熵變較低。

據(jù)悉，以往的微電子技術(shù)僅僅利用電子具有電荷這一個(gè)自由度，從而奠定信息社會(huì)的基礎(chǔ)?！叭缃?，半導(dǎo)體自旋電子學(xué)將同時(shí)利用電子具有電荷和自旋這兩個(gè)自由度，必將推動(dòng)電子學(xué)、光子學(xué)和磁學(xué)三者完美融合?！倍加袨樵菏吭谘葜v中表示。

都有為院士認(rèn)為，倘若能實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)、通信三個(gè)功能將集成在單個(gè)芯片上，從而形成功能強(qiáng)大、超高速、低功耗、抗輻射的全新芯片。

他還表示，半導(dǎo)體自旋電子技術(shù)很可能引起信息技術(shù)革命性變革，成為引領(lǐng)未來(lái)的新一代微電子技術(shù)，創(chuàng)造新的信息時(shí)代。

據(jù)悉，20世紀(jì)80-90年代是磁性材料發(fā)展史上輝煌的一頁(yè)，（3d-4f）稀土永磁材料、非晶材料、納米晶磁性材料等的問(wèn)世，開(kāi)創(chuàng)了磁性材料新紀(jì)元。

“現(xiàn)在還需要擴(kuò)展磁性材料的應(yīng)用，精益求精提高材料性能，此外磁的交叉耦合效應(yīng)尤其是自旋電子學(xué)發(fā)展十分迅速，是多學(xué)科交叉的高科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)，值得我們重視?！痹谘葜v的最后，都有為院士語(yǔ)重心長(zhǎng)地談到。

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原文標(biāo)題：都有為院士：沒(méi)有磁性材料就沒(méi)有現(xiàn)代化

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