近日，由德国研究联合会(DFG)合作研究中心的研究人员组成的团队，通过综合运用先进磁测量、多种显微技术与微磁模拟，对高性能钐钴永磁体(Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17)的纳米结构进行了深入研究。他们发现，决定磁体性能的关键在于其内部原子尺度的化学成分分布与特定界面结构。相关研究成果已发表在《自然通讯》上。

研究揭示，顶级性能的钐钴磁体与其普通版本在纳米尺度上存在根本差异。尽管宏观结构相似，但最强磁体的关键相界面处存在一个仅有一到两个原子厚的超薄铜富集层。这一原子级特征充当了高效的“钉扎势垒”，能显著抑制退磁过程，从而保障磁体在极端条件下的稳定可靠运行。这一发现直接解释了为何微小的成分波动会导致磁体性能的巨大差异。

长期以来，材料科学界普遍认为晶界是磁体中的薄弱环节，退磁往往始于此处。然而，本研究颠覆了这一传统认知。通过原子尺度成像与分析，研究人员证实，在此类高性能磁体中，晶界对磁性能的损害并不显著。真正的性能瓶颈与提升潜力在于晶粒内部的晶体区域本身。其内部精心优化的原子级纳米结构，才是实现更强、更稳定磁体的核心。

该研究的另一项重要成果是通过与微磁计算机模型的比对，确定了导致磁体处于最强最稳定状态的具体微结构特征，即所谓的“完美缺陷”。这些理论认识阐明了磁体内部分布性能不均的原因，并为未来定向设计更强效、更高效的磁体提供了关键理论指导。这意味着有望减少以往依赖昂贵且耗时的试错法研发过程。此项工作凸显了跨机构、跨学科合作对于从原子层面深入理解材料结构与性能关联的重要性，为下一代高性能磁性材料的设计奠定了科学基础。

出版详情：作者：Stefan Giron 等人，标题：《识别 Sm2(Co,Fe,Cu,Zr)17 永磁体中的晶界和晶内钉扎中心以指导性能优化》，发表于：《自然通讯》 (2025)。期刊信息：《自然通讯》