燕山大学最新《Science》！该研究取得重要突破

材料科学与工程 · 公众号 · 科技媒体 · 2024-08-13 21:42

主要观点总结

燕山大学张湘义教授团队提出了一种多级纳米结构（HNS）的策略，成功破解了永磁材料中多种内在的性能冲突，实验发现了多功能铁磁体。研究成果以“多级纳米结构多功能铁磁体的快速制备”为题，发表于Science期刊。该研究对社会发展将产生巨大影响，尤其对于电机及驱动器应用中的多功能材料需求。

关键观点总结

关键观点1: 研究团队提出的HNS策略成功破解了铁磁体中内在的多重性能冲突。

团队采用简单的二元PrCo5合金，通过制造丰富、有序的HNS，协同操纵了能量密度、电阻率和磁热稳定性。

关键观点2: 采用HNS策略制备的HNS永磁体具有高的能量密度、大的电阻率和高的矫顽力热稳定性，优于现有的高温铁磁体。

该策略还可用于控制材料的声子传输和光传播以及反应物的传输，有望发展下一代多功能材料。

关键观点3: 研究团队创建的高压强约束热变形技术为合成具有纳米尺度结构特征的块体材料提供了一个快速制造平台。

该技术可用于发现传统制备技术无法获得的各种亚稳态结构和亚稳相材料，对下一代多功能材料的发展具有重要意义。

正文

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研究团队提出了一种HNS设计策略。团队采用简单的二元PrCo5合金为模型材料，通过制造丰富、有序的HNS，协同操纵了具有内在矛盾的能量密度、电阻率和磁热稳定性，破解了铁磁体中内在的多种性能冲突。采用该策略制备的HNS永磁体同时具有高的能量密度、大的电阻率和高的矫顽力热稳定性，优于现有的高温铁磁体。除了控制材料的电子输运和畴壁移动，该HNS策略还可用来控制声子传输和光传播以及反应物的传输，发展下一代多功能材料。

与传统的复杂合金设计理念不同，该HNS策略可用于简单的二元合金，无需添加其它合金元素。因此，节约资源，简化了材料的制造过程，尤其是避免了添加合金元素带来的关键性能的恶化。为了获得理想的多级纳米有序结构，研究团队创建了具有鲜明特色的、基于焦耳热加热的高压强约束热变形技术。该技术能够在几秒钟内快速合成完全致密的块体材料，并实现纳米尺度和原子尺度结构的可控构筑和结构特性的有效控制。