都有为院士：《磁性材料的广阔应用领域及发展前景》演讲

9月25日，中国科学院院士、磁学与磁性材料专家、南京大学教授都有为在“2020中国新材料资本技术大会”上，发表了题为《磁性材料的广阔应用领域及发展前景》的演讲。

“假如把每个国家每年生产、使用的磁性材料进行统计，每个国家每人每年所使用的磁性材料都表征着这个国家的现代化程度，科学家用磁性材料的应用来表示这个国家现代化的程度。”

都有为院士谈到，磁性材料是一类重要的功能材料，在产业革命中起着重要的作用，从人类进入电气时代，到21世纪以智能化为主导的第四次产业革命，倘若没有磁性材料，就无法实现现代化。

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磁性材料种类多、用途广

相关数据预测，2020年全球永磁与软磁产值将达450亿美元，年增长率约为8.9%。“如今，我国已经成为磁性材料生产大国，主要开展了采用双合金工艺降低重稀土元素Dy、Tb，以丰度高、价廉的稀土元素取代Nd等。”都有为院士介绍道。

“依据磁特性，磁性材料可以分为以磁滞回线为主要特性表征的磁性材料和以交叉效应为基础的磁性材料两大类，磁性材料的发展和用途日益强大，而材料、结构与器件的完美结合成为新材料的特色。”

纵观磁性材料的发展史，可以从铁磁、亚铁磁到3d-4f低维FM/AFM耦合交叉等磁性材料中发现奥秘。其中，以磁滞回线为主要特性表征的磁性材料包括永磁、软磁、矩磁、磁记录；而以交叉效应为基础的磁性材料包括磁致收缩材料、磁光材料、旋磁材料等。

在演讲中，都有为院士详细地介绍了稀土永磁、聚合物磁性复合材料、高温磁制冷材料、磁动态随机储存器等内容。

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磁性材料前景广阔、潜能无限

在技术的推动下，磁性材料的更新换代速度越来越快，性能也逐步提高。例如，将FB9H用作起动电动机，在-40℃及同样抗退磁条件下，磁体厚度可比FB9H减少19%，面积减少7%，体积缩小25%，可实现电机小型、轻型化。

近10年来，世界风力发电量每3年增加近1倍，其中2009年为159213MW，2020年预计达到1900GW，而3MW的风力发电机需要1.5t的稀土永磁，可见市场对稀土永磁的需求广泛。

此外，聚合物磁性复合材料在外电、磁、光、热、化学等作用下可以变形，在医学器件、机器人、遥控、航空航天等领域前景无限。

而高温磁制冷材料，从相变的角度大致可分为：利用一级相变的磁性材料和利用二级相变的磁性材料。以Gd、RAl、非晶材料等二级相变磁性材料为例，其相变为铁磁到顺磁，过程可逆，但磁熵变较低。

据悉，以往的微电子技术仅仅利用电子具有电荷这一个自由度，从而奠定信息社会的基础。“如今，半导体自旋电子学将同时利用电子具有电荷和自旋这两个自由度，必将推动电子学、光子学和磁学三者完美融合。”都有为院士在演讲中表示。

都有为院士认为，倘若能实现这一设想，逻辑运算、存储、通信三个功能将集成在单个芯片上，从而形成功能强大、超高速、低功耗、抗辐射的全新芯片。

他还表示，半导体自旋电子技术很可能引起信息技术革命性变革，成为引领未来的新一代微电子技术，创造新的信息时代。

据悉，20世纪80-90年代是磁性材料发展史上辉煌的一页，（3d-4f）稀土永磁材料、非晶材料、纳米晶磁性材料等的问世，开创了磁性材料新纪元。

“现在还需要扩展磁性材料的应用，精益求精提高材料性能，此外磁的交叉耦合效应尤其是自旋电子学发展十分迅速，是多学科交叉的高科技战略制高点，值得我们重视。”在演讲的最后，都有为院士语重心长地谈到。

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责任编辑：xj

原文标题：都有为院士：没有磁性材料就没有现代化

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