方長石2.0：從宇宙塵埃到清潔能源

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  量子運行遠見
• 2024 年 5 月 30 日

洞察總結

科學家發現了一種製造隕石中磁性材料的方法，有可能改變風力渦輪機和電動車 (EV) 等技術的生產。這種新製程涉及在鐵鎳合金中添加磷，使材料能夠快速形成，無需稀土元素，並解決了環境和地緣政治問題。這一發展可能會帶來更實惠的綠色技術、全球供應鏈的轉變以及材料科學和工程領域的新機會。

輝長岩 2.0 背景

到 2022 年，研究人員在創造高性能磁鐵的替代品方面取得了重大進展，而高性能磁鐵對於風力渦輪機和電動車等技術至關重要，而這些技術傳統上依賴主要來自中國的稀土元素。劍橋大學和奧地利同行的科學家們共同努力，揭示了一種合成輝長岩的方法，輝長岩是一種在隕石中發現的天然「宇宙磁鐵」。這項發現至關重要，因為它解決了與提取和供應稀土元素相關的環境問題和地緣政治風險。

輝長石是一種鐵鎳合金，由於其獨特的有序原子結構，表現出與稀土磁鐵相當的磁性。從歷史上看，人為複製這種結構提出了重大挑戰，需要不適合大規模生產的極端且不切實際的方法。然而，將磷引入鐵鎳混合物中徹底改變了這一過程，透過簡單的鑄造技術在幾秒鐘內快速形成了滲碳銅礦的有序結構。這項突破（Tetrataenite 2.0）標誌著材料科學典範的轉變。

透過實現工業規模的四矽錳礦生產，這項創新有望推動實現零碳經濟的努力，使綠色技術更容易獲得且更具成本效益。此外，它促使我們重新評估對隕石形成的理解，並為太空探索中的原位（在原來的地方）資源利用提供了令人興奮的前景。隨著研究的進展，與主要磁體製造商的合作對於驗證合成輝長岩是否適合商業應用可能至關重要。

破壞性影響

隨著這些磁鐵的可用性增加，依賴它們的商品和服務（例如電動車和再生能源系統）的成本可能會降低。這項變更可以使永續技術更容易被更廣泛的受眾所接受，從而鼓勵更快地採用綠色能源解決方案。此外，工作環境可能會發生變化，合成四矽藻土產品的製造、研究和開發中會出現新的角色，需要熟練材料科學和工程的勞動力。

對於製造、汽車和科技公司來說，減少對稀土元素的依賴可能會提高供應鏈的穩定性並可能降低生產成本，使他們的產品在市場上更具競爭力。這種轉變也可能促使公司投資於研發工作，以進一步優化其產品中的輝紋石使用。此外，企業可能需要重新評估其採購策略和合作夥伴關係，重點關注能夠提供這種新材料並影響材料產業全球貿易動態的供應商。

政府可以資助研究計劃，激勵公司採用這項技術並制定促進使用環保材料的法規。在國際上，減少對來自地緣政治敏感地區的稀土元素的依賴可能會改變經濟力量的平衡，從而導致以永續材料為重點的新聯盟和貿易協定。此外，政府可能會優先制定教育計劃，為子孫後代從事新興技術的職業做好準備。

四矽銅礦 2.0 的影響

Tetrataenite 2.0 的更廣泛影響可能包括： 

• 不受稀土元素供應限制的高效能、高性能磁鐵的可用性推動了太空探索和衛星技術進步的加速。
• 法律和監管框架不斷發展，以確保符合道德的採購和生產輝長岩，旨在保護工人和環境免受潛在的剝削或傷害。
• 含四菱鐵礦產品的創新回收方法，促進更永續的資源管理方法。
• 隨著各國重新評估其在高性能磁鐵及相關技術的全球市場中的地位，地緣政治戰略的重新評估。
• 由於稀土磁鐵替代品的出現，消費性電子和清潔能源產業的成本降低，創新增加。
• 隨著擁有合成四紋石生產資源或專業知識的地區成為新的技術和製造中心，人口結構可能會改變。

需要考慮的問題

• 由於合成輝長岩而導致的稀土開採減少將如何影響全球環境保護工作？
• 如果當地經濟成為合成輝長礦生產中心，會發生什麼變化？