北京大学应用磁学研究中心

稀土磁性材料的开发与利用

北京大学应用磁学中心

        北京大学应用磁学中心的前身是1955年成立的北京大学磁学教研室。早期研究的课题包括:具有尖晶石、石榴石和磁铅石结构铁氧体的亚铁磁性及其在矩磁、旋磁、软磁和永磁方面的应用;稀土-过渡族金属间化合物的结构与磁性;晶态、非晶态薄膜、多层膜磁性,磁光效应、巨磁阻效应;磁化过程宏观量子效应;磁记录。应用磁学中心成立于2000年。中心的科学研究长期以来致力于结合我国资源特点,重点研究稀土金属4f电子和过渡族金属3d电子的特性,研究3d-4f金属间化合物的形成条件和宏观磁性与微观结构的联系,在此基础上探索有应用价值的新型磁性材料。

        开创性的工作如下:1990年,北大磁学教研室发现了在1:12型合金中氮的间隙原子效应。基于研究在稀土-铁合金中宏观磁性与微观结构的联系所形成的思想,首次把氮原子加入到R(Fe,M)12合金的结构中,而形成了相应的氮化物R(Fe,M)12Nx。根据氮化效应,在世界上首次制备出钕铁的氮化物,简称钕铁氮,成为国际磁学界开发稀土永磁材料的一个新系列。在研究氮化物的反磁化机制的基础上,开发出制备高性能氮化物磁粉的生产工艺,可以为稀土-铁氮化物的产业化提供核心技术。最近成功建设了各向异性钐铁氮磁粉和磁体的年产100吨示范工程生产线, 该成果入选2014中国稀土十大科技新闻。先后获得国家教委科技进步一等奖两次和国家自然科学二等奖两次,全国优秀博士论文奖,北京市科技三等奖等。发现的新型稀土-铁氮化物还获得中国、美国、日本和欧洲的发明专利,是国际公认的研究新型稀土铁氮化物的先驱者。

 

  

   

         中心研究组隶属于北大物理学院和人工微结构国家重点实验室,形成具有以院士、教授、副教授为主导的科研队伍。现在的应用磁学中心有中科院院士1人,教育部新世纪人才1人,教授和副教授8人,承担了国家863、973、985、国家自然科学基金和教育部博士点基金等项目,是一支具有活力和创新精神的研究队伍。代表性研究成果先后在NPG Asia Mater.、Appl. Phys. Lett.、Phys. Rev. B等国际知名杂志上发表,已发表SCI文章300余篇,总计被引用超过2000次,获得的国内外会议邀请报告超过20次。

        当前随着计算机等信息产品的小型化和高性能化以及以混合动力汽车和电动汽车为代表的新能源发展要求,我们开展的研究工作有:

①研究各向异性磁粉和粘结磁体的产业化核心技术,最终促成磁粉-磁体-电机的产业链,实现电机产品换代和行业升级;

②结合我国资源的特点,研究和开发具有我国自主知识产权和更高磁特性的下一代永磁材料,为产业化提供源源不断的创新动力;

③研究和开发具有高使用温度的永磁材料,以满足风力发电和新能源汽车对磁体高温特性提出的新要求。

        同时为了迎接全球新一轮技术革命的挑战,基于电荷与自旋是电子的两个内禀属性的特点,致力于研究磁电子学和新型磁结构,研究磁性和输运等物理特性与结构的关系。我们开展的相关的研究有:

(1)自旋、轨道、谷电子学材料的结构和物性研究;

(2)磁性材料的新现象和新规律研究;

(3)低维强关联和无序体系的磁性研究。
 

新型高性能稀土永磁材料

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