NIMSのマグネットよりNdマグネットよりも安価で高性能

- Apr 10, 2019-

日本の国立物質科学研究所(NIMS)は、現在最も強力な磁石であるNd 2 Fe 14 B(Nd磁石)よりもNd(ネオジム、希土類材料)が少なく、磁気特性が高い新しい磁石の合成に成功しました世界。

これは2014年10月20日に発表されました。新しい磁石の組成はNd 2 Fe 12 N xです。

新磁石材料の抗磁力(対抗磁界の強さ、磁力の損失を引き起こす)に比例する異方性磁界は、室温で約8T(テスラ)です。 そしてその飽和磁化(磁力を出力する能力)は1.66Tで、誤差は±5%です。 異方性磁界はNd磁石のそれ(約7T)よりも大きく、飽和磁化はNd磁石のそれ(約1.6T)と同等である。

さらに、材料の温度が上昇し続けると、その飽和磁化はNd磁石のそれよりも小さく減少する。 したがって、高温下では、その飽和磁化はNd磁石よりも優れています。 新しい材料の(磁化が失われる)キュリー点は約550℃であり、これはNd磁石のもの(312℃)よりも200℃以上高い。 この新しい材料は、高温下でモーターを使用する必要があるハイブリッド電気自動車(HEV)に使用されることが期待されています。

新磁石材料中のNdの含有率(Nd Fe 12 、x = 1)は17重量%であり、Nd磁石(約27%)に比べて非常に少ない。 また、Nd磁石に含まれる比較的高価なB(ホウ素)の代わりに、安価なN(窒素)を使用することが可能となり、資源面でもコスト面でも有利です。

しかし、今回はNIMSが薄膜を作製したもので、バルクと呼ばれる焼結磁石ではありません。 したがって、既存のNd焼結磁石を新しい磁石と交換することは、いつでも不可能です。 新しい磁石材料の粉末を作り、その粉末を焼結するための研究を行う必要があります。

薄膜は次のようにして作製した。 まず、MgOからなる単結晶基板上に、結晶格子がNdFe 12化合物と相似の間隔を有するタングステン(W)を成長させる。 そして、Wのヘテロエピタキシャル成長を利用してNdFe 12を安定化させる。最後に、NdFe 12を窒素雰囲気中で加熱することにより、Nd 2 Fe 12x薄膜を合成する。 フィルムの厚さは350nmです。