金石博览｜钕，永磁材料之母

稀土元素家族成员可以团结协作，充分发挥集体智慧，创造非凡的业绩。并且，它们每个成员又各自才华横溢，身手不凡，在各行各业和高新技术领域中神通广大：镧，光学玻璃和储氢合金的奉献者；铈，抛光和催化材料不可或缺；镨，磁性材料和玻璃陶瓷的“宠儿”；钷，神奇的发光物质；钐，永磁材料的先行者；铕，光影世界的缔造者；钆，核反应堆的“安全保护神”；铽，稀土大家庭中的“贵族”；镝，永磁材料的好帮手；钬，功能材料的添加剂；铒，信息高速公路的加油站；铥，固体激光材料的贡献者；镱，光纤放大材料中显神威；镥，神奇闪烁晶体中放光彩；钇，用途广而不凡；钪，光明的使者。

这篇要讲的主角是永磁材料之母

钕

钕在地壳中的丰度，居稀土元素的第二位。

钕的颜值高，个性突出，是稀土元素家族中最为显赫的一员，也是最多才多艺的一员，占有独特的地位，扮演着重要角色。

在稀土应用领域，钕是后起之秀，对推动稀土产业的发展，发挥着极为重要的作用，成为市场关注的热点。

1983年，钕铁硼永磁体的问世引起了国际磁学界的轰动，被列为当年世界十项重大科技成果之一。由此，永磁材料也成为钕的最大用户。钕铁硼磁体磁能积高，被称为当代“永磁之王”。

“永磁之王”在我们身边随处可见，比如手机、耳机、电吉他、硬盘、麦克风等，还有在墙上粘图纸、挂工具的那些小玩意里面也都有钕元素。甚至工地上回收废铁，也可以用“磁王”。所以说，钕是一个几乎每个家庭都有的元素。

钕铁硼磁体是汽车制造、通用机械、电子信息产业和尖端技术不可缺少的功能材料。

钕铁硼永磁材料终端应用

阿尔法磁谱仪是一个安装于国际空间站上的粒子物理试验设备。其目的在于探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。希望有朝一日，神秘的暗物质的面纱将会被携带着钕铁硼永磁体的阿尔法磁谱仪掀开。

阿尔法磁谱仪

阿尔法磁谱仪的核心部件(钕铁硼材料)是由中科院电工所设计制造的，可以产生0.15T的磁场强度。因此，丁肇中说：“中国科学家为磁谱仪实验作出了决定性贡献。”

各向同性粘结钕铁硼磁体主要用于计算机磁盘、光盘及家电中的微型直流主轴电机和步进电机中。这类磁体将给汽车挡风玻璃雨刮驱动电机、玻璃窗升降电机、观后镜驱动电机、电动门锁和电动调节座椅电机等带来革命性变化。

在铝或镁合金中添加1.5%~2.5%的钕可提高合金的耐高温性能、气密性和耐腐蚀性，被广泛用作航空航天材料。

钕元素是现代高功率激光系统的核心材料。

现代高功率激光系统

钕被广泛用于激光材料，既可用作激光晶体，也可用作大功率激光玻璃。1964年发现的掺钕钇铝石榴石晶体已成为目前最常用的固体激光材料，也是当前技术最成熟、用量最多的激光晶体。它多用于金属材料的切割、打孔、焊接和激光手术刀等方面。

用掺钕硼酸钆-铝晶体制造的蓝色激光器属于全固态激光器，可产生蓝色激光，在高密度数据存储、彩色印刷、水底通信等诸多方面有广泛的应用前景。

中国研制的N31型钕激光玻璃已成功应用于我国神光系列大型高功率激光装置及高重复率中小激光器中。

N31 型钕激光玻璃

高功率钕玻璃激光实验装置“神光1号”和“神光2号”已成功用于激光核聚变试验。

掺钕的聚合物光纤的光学性能稳定，在全光通信、医学、传感器和光谱学领域发挥着一技之长。

钕是玻璃和陶瓷材料的优良着色剂。用钕着色的工艺美术玻璃和陶瓷可呈淡粉、玫瑰红、淡紫和紫罗兰等多种色调，色彩晶莹亮丽，名贵高雅。尤其是具有神奇的双色效应，在不同光源的光照下，会呈现出从玫瑰紫红到淡蓝紫色的不同变化。世界各地著名的工艺美术玻璃和艺术陶瓷制品，如意大利威尼斯工艺玻璃和景德镇的艺术陶瓷制品上，都能看到钕的靓丽色彩。

由于氧化钕能用于陶瓷色釉和釉下彩着色，许多建筑和日用陶瓷也经常闪动着钕的独特身影。

随着科学技术的发展，钕的应用将不断拓展和延伸，为稀土在高科技的应用不断注入新的活力。