Acta Materialia | 🧲计算助力永磁材料新突破:告别稀土!

文摘   科学   2024-09-29 09:29   浙江  

瑞典乌普萨拉大学的研究学者利用先进的计算模型预测新材料的特性,并从中发现了四种潜在的无稀土永磁材料:Ta3ZnFe8、AlFe2、Co3Ni2 和 Fe3Ge。这些新型永磁体有望彻底改变电动汽车和风力涡轮机等绿色技术。🍃🌎
该研究结合了基于机器学习的晶体结构预测、VASP密度泛函理论计算和高通量筛选,以识别新型无稀土永磁材料。通过蒙特卡罗和原子自旋动力学模拟评估磁性,并通过声子计算确认所发现材料的稳定性。
研究亮点
  • 利用预测晶体结构数据库,识别出新型、稳定且不含稀土的候选永磁材料。
  • 采用高通量计算筛选,加速发现过程。

  • 确定了四种具有理想磁性的候选材料(Ta3ZnFe8、AlFe2、Co3Ni2 和 Fe3Ge),并确认了它们的动态稳定性。




图1. 四种材料(Ta3ZnFe8、Ga2Fe6B、AlFe2 和 Co3Ni2)的自旋极化态密度(DOS)

图2. 预测的稳态和亚稳态材料及其在永磁体应用中的关键特性:点对称群、饱和磁化强度(Ms)、磁晶各向异性(MAE)、居里温度(Tc)、形成能和磁硬度系数(κ)


作者

这项工作的作者是来自瑞典乌普萨拉大学的 Alena Vishina、Olle Eriksson 和 Heike C. Herper,其中 Alena Vishina 是通讯作者。

致谢

作者感谢瑞典战略研究基金会、瑞典研究委员会(VR)、瑞典能源署、Knut and Alice Wallenberg 基金会 (KAW)、STandUPP、eSSENCE 和 ERC的支持。

引文格式
A. Vishina, O. Eriksson, H.C. Herper, Stable and metastable rare-earth-free permanent magnets from a database of predicted crystal structures, Acta Materialia 261 (2023) 119348. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119348


编译:贺君敬 博士

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