瞻觀前沿

由磁性材料制成的實驗計算機存儲器和處理器比傳統(tǒng)的硅基設備消耗的能量要少得多。二維磁性材料由只有幾個原子厚的層組成，具有令人難以置信的特性，可以讓基于磁性的設備實現(xiàn)前所未有的速度、效率和可擴展性。雖然在將這些所謂的范德華磁性材料集成到功能計算機中之前必須克服許多障礙，但麻省理工學院的研究人員通過展示在室溫下對范德華磁體的精確控制，朝這個方向邁出了重要的一步。

這是關鍵，因為由原子薄范德華材料組成的磁體通常只能在極冷的溫度下進行控制，這使得它們很難在實驗室外部署。研究人員在室溫下使用電流脈沖來切換裝置的磁化方向。磁開關可用于計算，就像晶體管在打開和關閉之間切換以表示二進制代碼中的0和1一樣，或者在計算機內存中，通過開關實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。

該團隊向由新材料制成的磁鐵發(fā)射了電子脈沖，這種新材料可以在更高的溫度下維持其磁性。該實驗利用了電子的一種稱為自旋的基本特性，這使得電子的行為就像微小的磁鐵一樣。通過操縱撞擊設備的電子自旋，研究人員可以改變其磁化強度。未來，這種磁鐵可用于制造速度更快、耗電量更少的計算機。它還可以啟用非易失性的磁性計算機存儲器，這意味著它們在斷電時不會泄漏信息，或者使復雜的人工智能算法更加節(jié)能的處理器。

但有一個問題。這種新型磁性材料通常只能在低于60開爾文(-351華氏度)的溫度下工作。為了構建磁性計算機處理器或存儲器，研究人員需要在室溫下使用電流來操作磁鐵。為了實現(xiàn)這一目標，該團隊專注于一種名為碲化鐵鎵的新興材料。這種原子薄的材料具有有效室溫磁性所需的所有特性，并且不含稀土元素，這是不受歡迎的，因為提取稀土元素對環(huán)境特別具有破壞性。

圖片來源：研究人員提供

技術價值觀察

中國磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是稀土礦開采、分離及冶煉，中游是釹鐵硼的精深加工企業(yè)，下游是消費電子和基礎工業(yè)等傳統(tǒng)應用領域，以及新能源和節(jié)能環(huán)保等新興應用領域。稀土永磁材料原料是稀土金屬和稀土氧化物，也是稀土產(chǎn)業(yè)鏈下游的主要應用領域。

麻省理工學院研究團隊在室溫下使用電流精確控制超薄磁鐵，這種磁鐵可用于發(fā)展計算機。因此，從磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈上看，該磁鐵處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游磁性材料環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——磁性材料工藝及質量衡量標準

磁性材料是金屬功能材料的重要分支，具有轉換、傳遞、處理、存儲信息和能量等功能，是重要的基礎功能材料，應用范圍廣泛，如電聲、選礦、能源、家用電器、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、自動控制、信息技術等領域對磁性材料有著不可替代的需求。

磁性材料的生產(chǎn)工藝主要有燒結工藝和粘結工藝，其中燒結磁體主要有燒結鐵氧體和燒結釹鐵硼，燒結鐵氧體是用傳統(tǒng)燒結陶瓷工藝制造而成，國內外工藝水平接近。而燒結釹鐵硼采用的是粉末冶金工藝，其在配方、生產(chǎn)流程控制以及自動化生產(chǎn)方面與國外仍有一定的差距。粘結磁體在中國磁性材料產(chǎn)品結構中的占比較低，尤其是高端粘結磁體產(chǎn)品，只有少數(shù)幾家公司掌握了核心技術。

——行業(yè)發(fā)展特點：中小型企業(yè)占據(jù)主導地位

目前，中國磁性材料行業(yè)處于高速發(fā)展期，得益于中國豐厚的磁性材料儲量，全球超過70%的磁性材料供給來源于中國，但是同時，中國磁性材料的發(fā)展也存在大而不精的問題，中國磁性材料行業(yè)大概可以歸納為三個主要特征：

——全國磁性材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

根據(jù)對中國磁性材料中永磁和軟磁各個細分行業(yè)的產(chǎn)量統(tǒng)計匯總得到中國磁性材料行業(yè)的總體產(chǎn)量規(guī)模，從趨勢來看，2018年及以后中國磁性材料產(chǎn)量迎來了較為明顯的增長，2021年中國磁性材料生產(chǎn)規(guī)模達到112.9萬噸，較上年同期水平有較大的增長趨勢。

由于中國磁性材料細分行業(yè)眾多，選取了代表性細分行業(yè)——中國稀土永磁和中國軟磁材料的市場規(guī)模進行分析，并根據(jù)中國永磁鐵氧體最大的生產(chǎn)商橫店東磁年報中測算得出永磁鐵氧體的銷售規(guī)模，從趨勢來看，2016-2021年及中國磁性材料市場規(guī)模保持著穩(wěn)定的增長態(tài)勢，2021年中國磁性材料市場規(guī)模超過130億美元。

——需求結構：電動機和消費電子為主要應用場景

磁性材料應用范圍廣泛，包括電動機、消費電子、發(fā)電機等，其中，電動機和消費電子是最大的應用領域，占據(jù)的比重分別為31%和20%。目前，磁性材料行業(yè)處于快速成長階段，行業(yè)盈利能力等方面呈上升趨勢。近年來，磁性材料的行業(yè)總體需求是穩(wěn)步上漲的，風電、新能源汽車、機器人、工業(yè)自動化、無線充電等下游應用領域的飛速發(fā)展，給磁性材料行業(yè)帶來了很大的發(fā)展契機。

——磁性材料產(chǎn)量及市場規(guī)模預測

磁性材料能覆蓋大量的電子、電氣產(chǎn)品，是材料行業(yè)的基礎、骨干工業(yè)部門之一。隨著中國電子、電氣工業(yè)的快速崛起，中國已經(jīng)成為全球最大的磁性材料生產(chǎn)、消費國。在不久的將來，全球一半以上的磁性材料都將用于供應中國市場。很多高技術磁性材料、元件也將主要由中國企業(yè)生產(chǎn)、采購。磁性材料也將成為中國國民經(jīng)濟中的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

在產(chǎn)量方面，預計2022年中國磁性材料產(chǎn)量達到約117萬噸，2027年預計將超過140萬噸。

在市場規(guī)模方面，預計2022年中國磁性材料產(chǎn)量超過約140億美元，2027年預計將超過180億美元。

中國磁性材料技術賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與磁性材料關鍵技術強關聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華東地區(qū)，并且以廣東、浙江省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局磁性材料技術及其他相關技術的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南華東優(yōu)先導入，其中可重點關注廣東省廣州市天河區(qū)、廣東省深圳市龍華區(qū)、寶安區(qū)及浙江省寧波市鄞州區(qū)、江北區(qū)所處磁性材料的相關企業(yè)，以及該地方對于磁性材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

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標簽： 磁性材料 中國 永磁 隨筆