钕是一种稀土元素，是制造最强永磁体的关键材料，而最强永磁体广泛应用于国防技术、硬盘驱动器、医疗成像设备、电动汽车电机、风力涡轮机等领域。

图片来源：LLNL

据外媒报道，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）、凯斯西储大学（Case Western Reserve University，CWRU）和艾姆斯国家实验室（Ames National Laboratory）的研究人员开发了一种新的钕磁体制造工艺，能够高效地生产高纯度材料。该论文发表于期刊《JOM》。

新工艺的工作原理

这种新方法有望克服所有三个障碍。它基于氯化物熔盐电解原理。简单来说，钕与氯离子结合后进入电解系统。电解装置利用电流将进入系统的分子分解，将钕拉到系统的一端（阴极），将氯离子拉到另一端（阳极）。

与传统的精炼方法相比，该工艺省去了两个主要的高能耗步骤，并且不会产生有害气体作为副产品。由于阳极设计能够防止性能下降，因此该装置可以连续运行。

“这在经济上具有优势，”LLNL科学家Eunjeong Kim说道，“使用我们的方法，钕的生产成本可以从传统方法每公斤超过14美元降低到每公斤约5美元。”

更广泛的意义和后续步骤

钕只是个开始。氯化物熔盐电解法还可以扩展到其他对能源技术至关重要的稀土金属。

这项工作体现了关键材料创新中心内部的紧密合作。CWRU主导了电化学设计和工艺建模。LLNL负责材料表征和阳极制造，Ames利用所制备的材料制造了性能可与行业标准媲美的磁体。

目前，CWRU正致力于扩大电解装置的设计规模，而LLNL则在测试新的沉积方法，以进一步稳定阳极。

“此次合作充分展现了国家实验室和学术界如何携手推动创新，实现安全且可持续的材料制造，”Kim说道。