本田奖授予发明世界最强“钕磁铁”的佐川和克罗特先生


本田财团(石田宽人理事长)宣布,将2023年度本田奖授予发明了世界上最强的永磁铁 “钕磁铁(Neodymium magnet,也称为钕铁硼磁铁)” 的大同特殊钢公司顾问佐川真人和美国约翰·克罗特咨询公司(John Croat Consulting,Inc.)前社长约翰·克罗特(John Croat)。获奖理由是,此项发明不仅大幅缩小了电机和电子设备的尺寸,推动了社会的IT(信息技术)化进程,还有助于二氧化碳(CO₂)减排。颁奖仪式将于11月16日在东京都举行,届时将向两位获奖者颁发总额为1,000万日元的奖金。

 

(左)佐川真人先生、(右)约翰·克罗特先生(照片由本田财团提供)

永磁铁广泛应用于电子、机械和汽车等领域,已成为现代社会的核心部件。此前磁性最强的磁铁于1969年开发,是将稀土钐和金属钴结合而成的。由于两者均为稀缺资源,因此有必要开发出使用更低价且更丰富材料的高性能磁铁。

在此背景下,两人对利用丰富的铁材料制造磁铁的可能性进行了研究。并在同一时期发明了代替钐,添加稀土元素中储量相对丰富的钕和微量硼的永磁铁。

佐川先生认为,使用稀土和铁开发磁铁之所以困难,是因为铁原子之间的距离太近。于是设想“如果原子尺寸微小的物质可以进入铁原子之间,就可以扩大距离”,1978年,佐川先生发现将钕和铁与原子较小的硼相结合可以产生强大的磁力。但后来发现,硼的加入并没有扩大铁原子之间的距离,而是由于铁的性质发生了变化。

此外,佐川先生还发现了通过热处理将颗粒结合在一起的制造方法“烧结法”。使用该方法制造的钕磁铁,能够提取出远超于传统钐钴磁铁的能量。1982年申请专利后仅3年就开始了量产。以汽车和家电为代表,近年来也用于电动汽车和风力发电电机,在全球范围内得到广泛应用。

另一方面,约翰·克罗特先生在美国汽车巨头通用汽车公司的研究所从事磁铁的开发工作。同样在1982年,他开发了通过快速冷却在高温下液化的钕、铁和硼的化合物来制造高性能永磁铁的“液体骤冷法”。用这种方法制成的永磁铁成为将磁铁粉末用树脂凝固并成型制造的“粘结磁铁”的基础。虽然磁性不如烧结法制造的永磁铁,但可以形成复杂的形状,因此在计算机外围设备等精密仪器中的应用得到扩展。另外,通过在制造方法上下功夫,还开发出了性能与烧结法相当的磁铁。

(左)通过烧结法制成的钕磁铁;(右)可制成复杂形状的钕粘结磁铁(照片均由大同电子提供)

钕磁铁广泛应用于汽车、家用电器、精密仪器、工业机械等多种产品的电机中,普及程度非常高,占据了永磁铁市场的95%。推动了硬盘的小型化和社会的IT化等,已成为众多领域不可或缺的核心部件。此外,通过电动化和电机性能改善,还有助于减少CO₂排放。

原文:JST Science Portal 编辑部
翻译:JST客观日本编辑部

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