Магниты на основе неодима (NdFeB) играют ключевую роль в энергетическом переходе и цифровизации. Однако их производство столкнулось с геополитическими трудностями, так как Китай контролирует 85% добычи и 90% переработки редкоземельных элементов (РЗЭ).
В январе 2026 года мир увидел три важных прорыва: учёные из Georgetown University разработали магниты без редкоземельных и драгоценных металлов, в Миннесоте началось строительство завода по производству железо‑нитридных магнитов, а в Бирмингеме открылся крупнейший в Европе центр водородного рециклинга. Эти события впервые за десятилетия предоставили реальную альтернативу редкоземельной монополии.
Почему редкоземельные магниты стали проблемой
Неодимовые магниты обладают высокой энергопродуктивностью и широко используются в электромобилях, ветрогенераторах, роботах и обороне. Их производство требует редких и дефицитных элементов — неодима, диспрозия и тербия. Китайская группа из Университета Аньхой обнаружила, что в таких магнитах химическая неоднородность и специфические межзёренные фазы физически блокируют диффузию тяжёлых редкоземельных элементов. Это снижает эффективность использования даже при добавлении дорогого диспрозия. Исследование, опубликованное в Advanced Functional Materials, предлагает новую модель проектирования магнитов с учётом не только химии, но и архитектуры границ зёрен.
Экологический след добычи редкоземельных элементов усугубляет проблему: для производства 1 тонны неодима требуется переработка 1200 тонн руды, что сопровождается выделением радиоактивных отходов и кислотных стоков. В январе 2026 года президент США подписал указ о переговорах по критическим минералам, а Европейский Green Deal требует локализации производства стратегических технологий к 2030 году. Всё это делает технологии без редкоземельных стратегически важными.
Высокоэнтропийные боридные магниты: прорыв Georgetown
Команда Кай Лю и Гэн Инь из Georgetown University создала новый класс сильных магнитов на основе высокоэнтропийных боридов без редкоземельных и драгоценных элементов. Результаты их работы опубликованы в журнале Advanced Materials.
Технология и структура
Высокоэнтропийные сплавы (HEA) содержат пять и более элементов в близких пропорциях. Однако большинство таких сплавов имеют кубическую структуру, что плохо подходит для магнитной анизотропии. Команда Georgetown преодолела это ограничение, используя бор как структурный стабилизатор для формирования тетрагональной структуры C16.
Аспирант Вилли Бизон разработал метод комбинаторного магнетронного распыления, который позволяет одновременно смешивать и осаждать атомы нескольких металлов на нагретую подложку. На одной подложке можно создать около 50 образцов с разными составами при идентичных условиях, что значительно ускоряет поиск оптимальных композиций.
Ключевые достижения
Исследователи создали первые высокоэнтропийные бориды в структуре C16 из 3d‑переходных металлов, создав новый класс упорядоченных высокоэнтропийных магнитных материалов. Они добились сильной магнитной анизотропии, приближающейся к уровню редкоземельных магнитов и превышающей все ранее опубликованные значения для таких материалов.
Расчёты теории функционала плотности подтвердили, что усиление анизотропии связано с оптимизацией электронной структуры, в частности, с концентрацией валентных электронов и эффективным магнитным моментом. Кай Лю и Вилли Бизон подали патент на боридные высокоэнтропийные магнитные материалы.
Применения
Материалы перспективны для приложений, требующих высокой анизотропии:
- Термомагнитная запись данных
- Спинтронные устройства и магнитные туннельные переходы
- Энергоэффективные постоянные магниты без редкоземельных
Профессор Гэн Инь отметил, что команда продолжает искать более эффективные составы с помощью машинного обучения для ускорения открытий.
Железо‑нитридные магниты выходят на промышленный уровень
Компания Niron Magnetics, поддерживаемая GM Ventures и Stellantis, строит первый в мире промышленный завод по производству железо‑нитридных магнитов в Сартелле, штат Миннесота. Инжиниринговая компания Wood получила EPCM-контракт на Plant 1.
Технологическая основа
Технология Niron использует железо и азот — два изобильных и легкодоступных ресурса. Магниты на основе железо‑нитридной фазы демонстрируют высокую намагниченность без использования редкоземельных или критических материалов.
Пилотный завод Niron в Миннеаполисе начал работу в 2024 году, и его продукция уже тестируется партнёрами: GM, Samsung, Allison Transmission и Magna. Новый завод в Сартелле, площадью 190 000 квадратных футов, планируется запустить в начале 2027 года и создаст более 175 рабочих мест.
Критические применения
Завод будет производить постоянные магниты без редкоземельных для следующих областей:
- Насосы охлаждения дата-центров
- Автомобильные двигатели
- Робототехника и потребительская электроника
- Оборонные системы и дроны
Джон Дэй из Wood Projects Western Hemisphere назвал проект «трансформационным шагом для экологичного производства магнитов».
Водородный рециклинг — закрытие цикла в Бирмингеме
15 января 2026 года в Tyseley Energy Park (Бирмингем) открылся промышленный центр по переработке редкоземельных магнитов, разработанный Университетом Бирмингема. Центр использует технологию Hydrogen Processing of Magnet Scrap (HPMS), разработанную университетской Magnetic Materials Group.
Масштаб и технология
Новый центр обрабатывает партии по 400 кг редкоземельного сплава, в то время как предыдущий пилотный комплекс работал с партиями 50–100 кг. Мощность производства спечённых магнитов составляет 100 тонн в год на одну смену и превышает 300 тонн на несколько смен.
Технология HPMS позволяет эффективно извлекать редкоземельные элементы из вышедших из строя изделий без полной разборки. Отходы превращаются в устойчивый источник РЗЭ для производства новых материалов, что снижает экологическое воздействие, стоимость и риски цепочки поставок.
Экологический и экономический эффект
Переработка жёстких дисков, электродвигателей, ветрогенераторов и электроники снижает выбросы CO₂ примерно на 90% по сравнению с производством магнитов из добытых минералов. Центр возвращает производство спечённых редкоземельных магнитов в Великобританию впервые за 25 лет.
Центр получил 4,5 млн фунтов от Innovate UK и поддержку от EPSRC, Advanced Propulsion Centre и EU Horizon. Брюс Аддерли из Innovate UK отметил, что центр предоставляет британской индустрии доступ к навыкам и экспертизе для масштабирования и коммерциализации инновационного процесса рециклинга.
Высокоэнтропийные материалы — единая логика для магнитов и катализаторов
В январе 2026 года журнал Nature Reviews Materials опубликовал обзор «Порядок или беспорядок - вот в чем вопрос для высокоэнтропийных сплавов». Исследование показывает, что исключительные свойства высокоэнтропийных материалов часто обусловлены балансом порядка и беспорядка на атомном уровне. Этот подход применяется и в катализе.
В ACS Catalysis опубликован обзор применения высокоэнтропийных материалов как катализаторов в топливных элементах. Они работают благодаря дисперсии активных центров и настраиваемой электронной структуре. В Chemical Communications группа представила высокоэнтропийный оксид на графене как катализатор для литий‑серных аккумуляторов, который сохраняет 95% ёмкости при 0 °C после 100 циклов.
Единая логика проектирования — многокомпонентность плюс управляемый атомный порядок — открывает новые возможности в магнитах, катализе и конструкционных сплавах.
Что это меняет для России?
Тройной сдвиг — новые сплавы, промышленное производство железо-нитридных магнитов и водородный рециклинг — меняет структуру спроса на критические элементы. В случае активного развития технологии неодим, диспрозий и тербий сохранят значение, но их доля на единицу мощности начнёт снижаться. На первый план выйдут железо, бор, азот, никель, кобальт и титан — элементы с диверсифицированной географией добычи.
Для России это открывает три направления:
- Сырьевое: значительные запасы бора, никеля и титана.
- Технологическое: компетенции в порошковой металлургии и водородных технологиях.
- Рыночное: импортозамещение неодимовых магнитов через собственные технологии.
Китай уже оптимизирует использование диспрозия. Россия может стать пионером в евразийском масштабе, строя цепочки поставок вокруг безредкоземельных магнитов.
Как вы думаете?
Какие шансы у высокоэнтропийных магнитов реально вытеснить NdFeB в электромобилях и ветряках в ближайшие 10–15 лет?
Спасибо за внимание. Если материал был интересен — поддержите канал любым способом: лайком, подпиской, донатом через кнопку «Поддержать».