SMM, 13 de fevereiro: Na era atual de rápido avanço tecnológico, existe um material que, apesar de sua pequena "estatura", contém imensa energia e desempenha um papel crítico em inúmeros campos—materiais magnéticos de NdFeB.
NdFeB (neodímio-ferro-boro) é um tipo de material magnético permanente de terras raras composto principalmente por neodímio, ferro e boro, com a fórmula molecular Nd₂Fe₁₄B. O neodímio representa 25%–35%, o ferro 65%–75% e o boro aproximadamente 1%. Apesar de sua composição aparentemente simples, possui propriedades extraordinárias e é aclamado como o "Rei dos Ímãs Permanentes Modernos", sendo o material magnético permanente mais forte até hoje. Pode levantar blocos de ferro 1.000 vezes seu próprio peso e apresenta vantagens como alta densidade magnética residual, alta coercividade e alto produto de energia magnética, além de ser relativamente econômico.
A história do desenvolvimento dos materiais magnéticos de NdFeB também é marcada por inovações tecnológicas. Na década de 1970, cientistas começaram a explorar o magnetismo de ligas de terras raras e descobriram algumas ligas com alta coercividade e produtos de energia magnética relativamente altos. No início da década de 1980, pesquisadores da Sumitomo Electric Industries, no Japão, descobriram ligas de NdFeB, cujo produto de energia magnética superava em muito o de outros materiais magnéticos conhecidos na época. Em 1982, a Sumitomo Electric Industries fabricou com sucesso ímãs de NdFeB e os introduziu para uso comercial. Posteriormente, do final da década de 1980 até os anos 1990, as tecnologias de fabricação foram continuamente aprimoradas, melhorando o desempenho e a competitividade de custo desses ímãs. Entrando no século 21, o escopo de aplicação dos ímãs de NdFeB continuou a se expandir, destacando-se em áreas como geração de energia eólica, veículos elétricos, ferramentas elétricas e dispositivos eletrônicos. O desenvolvimento do NdFeB na China pode ser dividido em três etapas: de 1983 a 1996, seguiu principalmente tecnologias estrangeiras; de 1996 a 2005, resolveu questões de produção em massa e iniciou a produção em escala industrial; e de 2005 até o presente, tem se concentrado em abordar questões de regulação magnética de ímãs de alto desempenho, utilização equilibrada de terras raras e durabilidade dos materiais.
Atualmente, os processos de fabricação de ímãs de NdFeB incluem principalmente sinterização, colagem e moldagem por injeção. Os ímãs de NdFeB produzidos pelo processo de sinterização apresentam coercividade extremamente alta e produto de energia magnética máxima, com propriedades magnéticas estáveis e peso mais leve em comparação com ímãs comuns. Aqueles fabricados pelo processo de colagem são formados em uma única etapa, eliminando a necessidade de operações adicionais de corte, e podem ser processados em várias formas de ímãs permanentes de NdFeB por meio de moagem, corte, corte a fio, escavação e perfuração.
Em termos de campos de aplicação, os materiais magnéticos de NdFeB alcançaram "sucesso multifacetado". No setor de veículos elétricos (NEV), são materiais-chave para motores de tração, melhorando significativamente a eficiência do motor e o alcance de condução. A demanda por NdFeB na indústria de NEV aumentou de 8 mil toneladas em 2015 para 35 mil toneladas em 2022, com uma taxa de crescimento anual composta de 23%. No setor de energia eólica, cada turbina eólica de ímã permanente de acionamento direto consome aproximadamente 1 tonelada de NdFeB, tornando-o o material preferido para geradores de ímã permanente devido ao seu alto produto de energia magnética e excelente estabilidade térmica. Em eletrônicos de consumo, produtos como fones de ouvido TWS e micromotores requerem ímãs ultrafinos, impulsionando a P&D de NdFeB nanocristalino. Também é amplamente utilizado em componentes como alto-falantes, motores de vibração e discos rígidos em smartphones, tablets e laptops. No setor de robótica industrial, os materiais magnéticos de NdFeB são usados em motores, sensores e outros componentes, aumentando a precisão e a confiabilidade dos robôs. Com o rápido crescimento do mercado global de robótica industrial, a demanda por NdFeB de alto desempenho continua a aumentar. No campo médico, os ímãs de NdFeB são usados em equipamentos de ressonância magnética para gerar campos magnéticos fortes, auxiliando os médicos no diagnóstico de doenças, e também são aplicados em robôs médicos e dispositivos de terapia magnética. Além disso, os materiais magnéticos de NdFeB melhoram efetivamente a eficiência energética e o desempenho de equipamentos em áreas como condicionadores de ar de frequência variável, elevadores econômicos, motores servo e máquinas-ferramenta.
Do ponto de vista do desenvolvimento industrial, o impulso global pela neutralidade de carbono está impulsionando a expansão contínua do setor de novas energias. A Agência Internacional de Energia prevê que, até 2030, a taxa de penetração global de NEVs atingirá 60%, correspondendo a uma demanda por NdFeB potencialmente superior a 100 mil toneladas por ano. A capacidade instalada de energia eólica offshore deve crescer a uma taxa anual de 15%. Enquanto isso, com o desenvolvimento de tecnologias de manufatura inteligente e internet industrial, a indústria de NdFeB está gradualmente alcançando produção inteligente e transformação digital. O "14º Plano Quinquenal" da China designou terras raras como recursos estratégicos, e o governo introduziu uma série de medidas políticas para apoiar a P&D e a produção de novos materiais como o NdFeB.
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No entanto, o mercado de materiais magnéticos permanentes de terras raras também enfrenta alguns desafios. A escassez e a volatilidade dos preços dos recursos de terras raras são fatores significativos que afetam o desenvolvimento do mercado. Os elementos de terras raras têm reservas limitadas na Terra, e o fornecimento de certos elementos enfrenta gargalos. Além disso, as significativas flutuações de preços das terras raras representam desafios para o controle de custos na produção de materiais magnéticos permanentes de terras raras. No futuro, com os avanços tecnológicos contínuos, o desenvolvimento de novos tipos de materiais magnéticos permanentes de terras raras, a redução da dependência de elementos escassos de terras raras e a melhoria das taxas de reciclagem de recursos serão fundamentais para enfrentar esses desafios.
