Bumuo ang mga Mananaliksik sa Korea ng Proseso sa Paggawa ng Neodymium Magnet na Hindi Nangangailangan ng Mamahaling Mabibigat na Rare Earth

Bagong proseso sa paggawa ng mga magnet na ginagamit sa mga kotse at robot

Inanunsyo ng Korea Institute of Materials Science (KIMS) ng South Korea noong Oktubre 23, 2026, na nakabuo ang mga mananaliksik nito ng mahahalagang teknolohiya sa paggawa ng malalakas na permanenteng magnet nang hindi nagdaragdag ng mamahaling mabibigat na rare earth na dysprosium at terbium. Gumagamit ang proseso ng mga particle ng pulbos na may mataas na kadalisayan at may sukat na humigit-kumulang isang mikrometro, at pinagsasama nito ang paggawa ng pulbos, pag-aayos ng direksiyon ng magnetismo at sintering, ang prosesong nagpapainit sa siksik na pulbos upang maging solidong magnet.

Inilalarawan sa buong anunsyo ng KIMS ang pagbuo ng napakapinong pulbos ng iisang kristal na Nd-Fe-B at ang mga teknolohiya sa pag-aayos ng direksiyon at sintering na kailangan upang makagawa rito ng permanenteng magnet nang walang dagdag na mabibigat na rare earth.

Isinagawa ang pananaliksik nina Kim Su-min, senior researcher, at mga principal researcher na sina Kim Tae-hoon at Lee Jung-gu sa dibisyon ng pananaliksik sa nanomaterial ng instituto. Nakatuon ang kanilang pamamaraan sa mga magnet na neodymium, iron at boron, na kilala bilang mga magnet na Nd-Fe-B at ginagamit sa mga motor ng de-kuryenteng sasakyan, kasukasuan ng robot at generator ng wind turbine.

Nananatiling mahalagang sangkap ang neodymium. Tungkol ang pagsulong sa pag-aalis ng pangangailangan sa ilang mabibigat na rare earth bilang dagdag na sangkap habang pinahuhusay ang kakayahan ng magnet na hindi mawalan ng magnetismo. Isinagawa ito ng pangkat sa pamamagitan ng pagpapaliit sa mga kristal na butil ng materyal at pagbuo ng mga paraan upang gawing kapaki-pakinabang na magnet ang nagresultang pinong pulbos.

Para sa mga tagagawa sa Korea, posibleng pakinabang nito ang lokal na paraan ng produksyon na nagpapababa ng pagdepende sa mga mamahaling materyal na iilang bansa lamang ang pangunahing nagsusuplay. Sinabi ni Kim na kailangan pang pag-ugnayin ang mga proseso at magtatag ng maramihang produksyon bago magamit ang mga ito sa mga motor ng de-kuryenteng sasakyan at robot na humanoid.

Bakit mahalagang hindi mawalan ng magnetismo

Malawakang ginagamit ang mga magnet na Nd-Fe-B dahil lumilikha ang mga ito ng malalakas na magnetic field. Gayunman, hindi sapat na malakas ang magnetismo lamang para sa motor ng de-kuryenteng sasakyan. Kailangan ding mapanatili ng magnet ang magnetismo nito habang gumagana sa mainit na kapaligiran.

Ang tawag ng mga mananaliksik sa kakayahang lumaban sa pagkawala ng magnetismo ay coercivity. Sa payak na paliwanag, sinusukat nito kung gaano kalakas lumaban ang magnet sa salungat na magnetic field na nagtatangkang baguhin ang magnetikong kalagayan nito. Lalo itong mahalaga sa mga motor na matindi ang hinihinging pagganap, kung saan kailangang mapanatili ang kakayahang magnetiko.

Karaniwang idinadagdag ang dysprosium at terbium upang mapahusay ang kakayahang lumaban dito. Pareho silang kabilang sa pangkat ng mabibigat na rare earth at kapwa mamahaling materyal na iilang lugar lamang ang pinagmumulan. Kaya may dahilan ang mga tagagawa na humanap ng ibang paraan upang makamit ang kinakailangang katangiang magnetiko.

Sa halip na gumamit ng mga dagdag na sangkap na ito, pinagtuunan ng pangkat ng KIMS ang panloob na estruktura ng magnet. Gumagamit ang pamamaraan nito ng napakapinong pulbos upang makalikha ng mas maliliit na kristal na butil, ang mumunting mala-kristal na bahagi sa loob ng natapos na materyal. Nagbibigay ng paraan ang pagpino sa mga butil upang mapahusay ang coercivity nang hindi nagdaragdag ng dysprosium o terbium.

Paggawa ng maliliit na particle sa halip na paggiling ng haluang metal

Karaniwang ginagawa ang pulbos sa pamamagitan ng pagdurog sa dati nang haluang metal upang maging mas maliliit na piraso. Gayunman, may limitasyon ang mekanikal na paggiling kapag napakapinong particle ang kailangan para sa pamamaraang ito.

Sa halip, gumamit ang mga mananaliksik ng mga oxide ng rare earth bilang panimulang materyal at direktang nagsintesis ng pinong kristal na particle ng Nd-Fe-B sa pamamagitan ng prosesong reduction at diffusion, na pinaikli bilang RD. Inaalis sa reduction ang oxygen mula sa mga panimulang compound, samantalang sa diffusion nakakagalaw at nagsasama-sama ang mga atom upang mabuo ang nilalayong materyal.

May sukat na humigit-kumulang isang mikrometro ang mga nagresultang particle ng pulbos, o isang milyon ng isang metro. Katumbas ito ng isang ikasanlibo ng isang milimetro. Ito ang sukat ng mga particle ng pulbos na ginagamit sa paggawa ng magnet, hindi ang sukat ng natapos na bahagi.

Tinutugunan ng direktang synthesis ang mga limitasyon sa laki na dulot ng paggiling dahil maliliit na particle na agad ang nalilikha. Kinailangan namang panatilihin ng mga mananaliksik ang kalidad ng pulbos at bumuo ng mga paraan ng pagproseso na angkop sa napakaliit na particle, na madaling magsama-sama.

Pagprotekta sa pulbos laban sa oksidasyon

May problema na sa pagproseso ang paraang RD: oksidasyon ng pulbos. Maaaring makompromiso ang kalidad ng materyal kapag tumugon ito sa oxygen habang pinoproseso. Dahil dito, mahalagang kontrolin ang kalagayan ng pulbos upang makagawa ng kapaki-pakinabang na materyal na magnetiko.

Bumuo ang pangkat ng KIMS ng paggamot pagkatapos ng synthesis upang tugunan ang oksidasyong ito. Ayon sa instituto, nagbigay-daan ito sa paggawa ng pulbos na Nd-Fe-B na may mataas na kadalisayan at sukat na humigit-kumulang isang mikrometro.

Magkaugnay na bahagi ng pananaliksik ang laki at kadalisayan ng pulbos. Kinailangan ng mga mananaliksik ng mga particle na sapat ang liit upang mapino ang mga butil, habang kinokontrol din ang mga hindi kanais-nais na pagbabagong kimikal na maaaring magpahina sa pakinabang nito.

Ang sumunod na hamon ay maituro ang mga particle sa kapaki-pakinabang na direksiyon at mapag-isa ang mga ito habang ginagawa ang magnet. Kailangan pa ring ayusin ang direksiyon, hubugin at painitin ang pinong pulbos na magnetiko bago ito maging permanenteng magnet.

Pagtulong sa pag-aayos ng direksiyon ng pinong mga particle

Nagdudulot ng problema sa paghawak ang napakaliit na particle. Dahil sa alitan sa pagitan ng mga ito at sa tendensiya nilang magsama-sama, mas mahirap maituro ang bawat particle sa nais na direksiyon sa loob ng magnetic field.

Mahalaga ang pag-aayos ng direksiyon dahil kailangang magtulungan ang mga magnetikong direksiyon ng pulbos. Kapag mas maraming particle ang nakaturo sa nilalayong direksiyon, mas mahusay na magagamit ng natapos na magnet ang mga katangiang magnetiko ng materyal.

Binalutan ng mga mananaliksik ng pampadulas ang mga ibabaw ng pulbos upang makatulong sa paggalaw ng mga particle. Naglapat din sila ng salit-salitang magnetic field na unti-unting humihina. Nagbabago ng direksiyon ang field habang unti-unting bumababa ang lakas nito, kaya natutulungan ang mga particle na pumuwesto sa wastong direksiyon.

Ayon sa KIMS, pinagbuti ng kombinasyong ito ang pagkakaayos ng direksiyon ng pulbos at ang katatagan ng hinulmang katawan ng pulbos. Ito ang siksik na anyong inihahanda bago ang sintering. Bahagi ng proseso ang pagpapanatili sa katatagan nito upang manatili ang nilalayong ayos ng mga particle sa mga susunod na hakbang ng paggawa.

Pag-aalis sa carbon na naiwan ng pampadulas

Nalutas ng pampadulas ang isang problema ngunit nagdulot naman ng isa pang suliranin sa pagproseso: natitirang carbon. Maaaring magdulot ng pagbaba sa coercivity ang carbon na naiwan ng pampadulas pagkatapos ng heat treatment, kaya humihina ang katangiang sinisikap panatilihin ng pangkat.

Gumamit ang mga mananaliksik ng prosesong tinutulungan ng hydrogen upang mabawasan ang natitirang carbon. Ayon sa KIMS, natugunan ng paggamot ang pagbaba ng coercivity pagkatapos painitin at nakatulong itong makabuo ng paraan sa paggawa ng mga sininter na magnet mula sa napakapinong pulbos.

Gumagamit ang sintering ng init upang pag-isahin ang mga siksik na particle bilang matigas at masinsing solid. Sa pananaliksik na ito, hamon ang gawing solidong magnet ang maliliit at maingat na inayos na particle habang pinananatili ang ninanais na pagganap magnetiko.

Kaya pinagsama ng pananaliksik ang ilang hakbang sa paggawa: pagsintesis ng pinong mga particle, paglilimita sa oksidasyon, pagpapahusay ng pagkakaayos, pagpapatatag sa siksik na pulbos at pagbabawas ng carbon bago tapusin ang heat treatment. Tinutugunan ng bawat hakbang ang problemang maaaring magpababa sa pakinabang ng mga naunang pagpapahusay.

Dalawang publikasyon sa journal at siyam na patent

Sinusuportahan ang pananaliksik sa pamamagitan ng Nano and Materials Technology Development Program ng National Research Foundation of Korea, na pinopondohan ng Ministry of Science and ICT. Ayon sa KIMS, nakabuo ang pangkat ng siyam na patent na may kaugnayan sa mga teknolohiyang ito.

Nailathala ang mga natuklasan sa dalawang journal. Tinalakay sa isang pag-aaral ang paggawa ng napakapinong pulbos, samantalang sinuri naman sa isa pa ang pag-aayos ng direksiyon ng pulbos at paggawa ng magnet. Nauna ang pananaliksik sa synthesis ng pulbos bago nailathala ang pananaliksik tungkol sa paggawa ng mga magnet mula rito.

• Hulyo 14, 2026: Nailathala sa Journal of Alloys and Compounds ang pananaliksik sa paggawa ng napakapinong pulbos na Nd-Fe-B.
• Setyembre 19, 2026: Lumabas online sa Chemical Engineering Journal ang pananaliksik sa pag-aayos ng direksiyon ng pulbos at paggawa ng magnet.
• Oktubre 23, 2026: Inanunsyo ng KIMS ang magkakaugnay na pagsulong sa paggawa at ang mga posibleng aplikasyon nito sa industriya.

Nailathala online ang pag-aaral sa paggawa ng pulbos, kung saan sina Kim Tae-hoon at Lee Jung-gu ang mga corresponding author. Sa pag-aaral tungkol sa pag-aayos ng direksiyon at paggawa ng magnet, unang awtor si Kim So-yeon, post-master's researcher, at corresponding author si Kim Su-min, pinuno ng pananaliksik.

Ang mga pagkakakilanlan ng mga pag-aaral ay 10.1016/j.jallcom.2026.189820 at 10.1016/j.cej.2026.182156. Nagbibigay ang mga digital object identifier na ito ng permanenteng reperensiya upang mahanap ang mga indibiduwal na papel sa pananaliksik.

Mga kailangan pa ng mga tagagawa

Inilarawan ni Kim Su-min, pinuno ng pananaliksik at senior researcher sa KIMS, ang resulta bilang pagsulong sa parehong synthesis ng pulbos at sa mga susunod na yugto ng paggawa. Sinabi niya:

Mahalaga ang pananaliksik na ito dahil nalampasan nito ang mga teknikal na limitasyon sa synthesis ng napakapinong pulbos at sa pag-aayos ng direksiyon at pagsi-sinter ng pulbos na kailangan sa paggawa ng mga permanenteng magnet na Nd-Fe-B na may mataas na pagganap. Partikular na nagharap kami ng bagong teknikal na pamamaraan na maaaring magpahusay sa pagganap ng magnet nang hindi umaasa sa mamahaling mabibigat na rare earth.

Tinukoy ng KIMS ang mga motor na nagpapatakbo ng de-kuryenteng sasakyan at mga robot na humanoid bilang mga posibleng aplikasyon kapag naisama na ang mga proseso at naitatag ang mga teknolohiya sa maramihang produksyon. Ginagamit din ang permanenteng magnet sa mga kasukasuan ng robot at generator ng wind turbine, kaya may kaugnayan ang pamamaraang ito sa ilang industriyang umaasa sa malalakas na materyal na magnetiko.

Walang ibinigay ang anunsyo na numerikal na resulta ng coercivity, limitasyon sa temperatura ng pagpapatakbo, gastos sa produksyon, target na dami ng ilalabas ng pabrika o petsa ng komersiyal na paglulunsad. Mahalaga ang mga detalyeng ito sa mga tagagawa na magpapasya kung kaya ng proseso na tugunan ang mga pangangailangan ng partikular na motor o robot.

Bagaman iniulat ng KIMS ang mga pagpapahusay sa coercivity at ang mga hakbang sa pagproseso upang mapanatili ito, walang ibinigay sa materyal na inilabas na mga sukat ng coercivity o resulta ng pagsusuri sa temperatura ng pagpapatakbo. Dahil dito, hindi nasusukat kung paano gumaganap ang mga magnet sa matataas na temperaturang nararanasan sa mga motor.

Nakatuon ang pakinabang sa suplay sa pagbawas ng pangangailangan sa dysprosium at terbium para sa mga magnet na ito. Nananatiling bahagi ng proseso ang neodymium at mga panimulang materyal na oxide ng rare earth. Para sa Korea, ang oportunidad sa industriya ay paunlarin sa loob ng bansa ang mas malaking bahagi ng kakayahan sa paggawa habang binabawasan ang pagdepende sa mabibigat na rare earth na nilayong palitan ng mga mananaliksik.

Ang agarang nagawa ay isang magkakaugnay na hanay ng mahahalagang teknolohiya sa pagproseso, mula sa pulbos na may sukat na humigit-kumulang isang mikrometro hanggang sa mga sininter na magnet. Ang susunod na hakbang na tinukoy ng pangkat ay pag-ugnayin ang mga teknolohiyang ito para sa malakihang produksyon, upang magamit ang materyal sa mga kagamitang pang-industriya na may matataas na hinihingi.

Mahahalagang Punto

• Inanunsyo ng KIMS noong Oktubre 23, 2026 ang paraan sa paggawa ng mga magnet na Nd-Fe-B nang walang dysprosium o terbium.
• Direktang nagsisintesis ang proseso ng mga particle ng pulbos na may mataas na kadalisayan at may sukat na humigit-kumulang isang mikrometro.
• Tinutugunan ng mga bagong paggamot ang oksidasyon, pag-aayos ng direksiyon ng mga particle at natitirang carbon mula sa pampadulas.
• Nailathala ang pananaliksik sa dalawang journal at nakabuo ang pangkat ng siyam na kaugnay na patent.
• Kailangan pang pag-ugnayin ang mga proseso at paunlarin ang maramihang produksyon bago maisakatuparan ang mga iminungkahing aplikasyon sa sasakyan at robot.
• Neodymium, isang elementong rare earth, ay bahagi pa rin ng mga magnet.
• Walang ibinigay sa materyal na inilabas na sukat ng coercivity o resulta ng pagsusuri sa temperatura ng pagpapatakbo.