稀土超磁致伸縮材料 未來(lái)最具潛力新材料
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新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)是當(dāng)今世界高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三大支柱，也是科技進(jìn)步的重要體現(xiàn)。稀土元素因其獨(dú)特的電、光、磁、熱性能而被人們稱之為新材料的“寶庫(kù)”，廣泛用于各種新材料，特別是功能材料，而功能材料又是全球新材料領(lǐng)域中的核心，占比約85%。磁致伸縮材料是目前研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用較快的功能材料，在磁場(chǎng)作用下，具有伸長(zhǎng)或壓縮的性能，通過(guò)材料變形與磁場(chǎng)的相互作用，實(shí)現(xiàn)電磁能與機(jī)械能或聲能相互轉(zhuǎn)換功能，而當(dāng)今世界具有最佳磁致伸縮特性和實(shí)用價(jià)值的磁致伸縮材料是Tb-Dy-Fe系合金，又叫Terfenol-D。它在低磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的應(yīng)變值高達(dá)1500～2000ppm，是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料如壓電陶瓷的5～8倍、鎳基材料的40～50 倍，因此被稱之為“稀土超磁致伸縮材料”，也被評(píng)為未來(lái)最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧现弧?/SPAN>
“稀土超磁致伸縮材料”產(chǎn)生的應(yīng)力大、能量密度高，可瞬間響應(yīng)，并且具有可靠性高、居里溫度高等優(yōu)點(diǎn)，而且還是一種環(huán)保型材料；其所具有的卓越的電磁能與機(jī)械能或聲能轉(zhuǎn)換性能，是傳統(tǒng)的磁致伸縮材料所無(wú)法比擬的。自從20世紀(jì)70年代發(fā)明稀土超磁致伸縮材料以來(lái)，經(jīng)過(guò)30多年的研究與開(kāi)發(fā)，稀土超磁致伸縮材料制造工藝不斷完善、性能不斷提高、成本不斷降低，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)迅速發(fā)展,在軍民兩用高技術(shù)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景，是21世紀(jì)軍工與高新技術(shù)的重要戰(zhàn)略材料。
稀土超磁致伸縮材料的應(yīng)用范圍十分廣闊，涉及軍事、民用等方方面面，著名的美國(guó)Etrema公司銷售經(jīng)理Todd Kreamer先生稱說(shuō)：“Terfenol-D材料的應(yīng)用行業(yè)及應(yīng)用產(chǎn)品幾乎是無(wú)限的。” 迄今已有1000多超磁致伸縮材料種器件問(wèn)世，應(yīng)用面涉及航空航天、國(guó)防軍工、電子、機(jī)械、石油、紡織、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，大大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。例如大功率換能器用于油井處理，可降低石油粘度，改善流動(dòng)特性，大大提高石油產(chǎn)量。預(yù)計(jì)稀土超磁致伸縮材料的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾方面：1、軍工及航空航天領(lǐng)域：水下艦艇移動(dòng)通訊，探/ 檢測(cè)系統(tǒng)，聲音模擬系統(tǒng)，航空飛行器，地面運(yùn)載工具和武器等；2、電子工業(yè)：微位移驅(qū)動(dòng)器，機(jī)器人，超精密機(jī)械加工設(shè)備，精密儀器，光盤驅(qū)動(dòng)器等；3、化工醫(yī)療：超聲化學(xué)，超聲醫(yī)療技術(shù)，助聽(tīng)器，大功率換能器等；4、海洋科學(xué)與工程：海流分布、水下地貌、地震預(yù)報(bào)等的勘測(cè)裝置，發(fā)射及接收聲訊號(hào)的大功率低頻聲納系統(tǒng)等；5、機(jī)械及汽車工業(yè)：自動(dòng)剎車系統(tǒng)，燃料/注入噴射系統(tǒng)，高性能微型機(jī)械功率源等。
近年來(lái)，隨著稀土超磁致伸縮材料應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加，已成為繼稀土永磁材料之后的又一大稀土功能材料。美國(guó)前沿技術(shù)(Edge Technologies)公司1989年開(kāi)始生產(chǎn)稀土大磁致伸縮材料，其商品牌號(hào)為Terfenol-D，隨后瑞典Feredyn AB公司也生產(chǎn)、銷售稀土大磁致伸縮材料，產(chǎn)品牌號(hào)為Magmeg 86，近10多年來(lái)，日本、俄羅斯、英國(guó)和澳大利亞等也相繼研究開(kāi)發(fā)出TbDyFe2型磁致伸縮材料，并有少量產(chǎn)品銷售。據(jù)美國(guó)前沿技術(shù)公司統(tǒng)計(jì)，全世界Terfenol-D合金產(chǎn)量，1989年僅為100kg，1993年約1000kg，1995年達(dá)到10噸，而到1997年已達(dá)到70噸。美國(guó)國(guó)內(nèi)每年用于聲納等器件的Terfenol-D材料價(jià)值約數(shù)百萬(wàn)到1千萬(wàn)美元，聲納、油壓機(jī)、機(jī)器人等器件的市場(chǎng)金額每年約6億美元。該公司的總裁Larson還預(yù)測(cè)稀土超磁致伸縮材料已進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)期，其成長(zhǎng)趨勢(shì)與釹鐵硼NdFeB永磁材料極為相似；TbDyFe材料的未來(lái)市場(chǎng)為：2000年2億美元，2005年4億美元，2010年8億美元，2015年17.5億美元。
稀土金屬鏑、鋱做為稀土超磁致伸縮材料的主要原材料，資源高度稀缺，隨著稀土超磁致伸縮材料市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，未來(lái)稀土鏑、鋱價(jià)格上漲的潛力和投資價(jià)值將隨著時(shí)間的推移日益突顯。
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