近日，日本京都大学的研究团队成功制造出不使用稀土、以随处可见且易于获取的碳为原料的磁体。京都大学的研究人员表示，他们已经朝着不需要稀土矿物的轻质、低成本和高性能碳磁体的实际应用迈出了重要一步。
京都大学Hiroshi Sakaguchi教授和助理教授Takahiro Kojima在内的研究小组选择使用“石墨烯纳米带（GNR）”这种微小物质。在接近真空状态的高温实验装置中，他们成功地将具有产生磁性的源—“自旋”方向一致的碳原子依次连接起来，制造出了具有磁铁性质的长度为10纳米、宽度为1.5纳米(纳米是十亿分之一米)的GNR。
一、技术核心：碳基磁体的革命性突破
材料创新
石墨烯纳米带（GNR）：京都大学团队以碳原子为原料，通过精确操控碳原子排列形成条状纳米结构（10nm×1.5nm），实现自旋方向一致化，首次生成稳定磁性
工艺突破：在接近真空的高温实验装置中合成，避免氧气/水分导致的劣化，解决了碳材料磁化稳定性难题
性能参数
磁力强度：理论磁力接近铁氧体磁铁，但弱于钕磁铁（目前最强稀土磁体）
应用潜力：轻量化特性突出（碳密度仅为铁的1/4），适配量子计算机、微型传感器等下一代设备
二、产业驱动：日本“去稀土化”战略加速
1.企业级替代方案
Proterial公司（原日立金属）：开发无重稀土电机磁铁，以氧化铁替代钕稀土，试制品满足纯电动车电机输出需求，计划2035年前商业化
大同特殊钢：2016年推出无重稀土磁铁，已应用于本田混合动力车型驱动马达（全球罕见案例）
大金工业：空调稀土用量减少95%，正研发完全无稀土产品
2.地缘政治压力
中国依赖度：日本63%稀土进口来自中国，重稀土100%依赖中国供应
贸易风险：2025年4月中国对稀土实施出口管制，导致铃木汽车停产，迫使日本加速替代技术研发。
三、技术瓶颈与争议
性能短板
磁力与耐热性：非稀土磁铁的综合性能仍显著落后于钕磁铁（如高温失磁风险）
制造难度：GNR合成需真空高温环境，量产成本高昂，商业化周期预计长达10年
回收替代路径
信越化学方案：通过精炼边角料、废磁铁回收稀土，构建内部循环体系，但回收率与纯度待提升
四、战略意义与全球影响
技术主权争夺
日本与欧盟达成稀土联合开采协议，试图打破中国供应链垄断（中国占全球稀土产量70%、储量48.9%）
产业颠覆潜力
若碳磁体实现量产，将重构电动汽车、风电、机器人等高端制造领域的材料体系
日本无稀土碳磁体是材料科学的重大突破，但受限于性能差距与量产成本，短期难以撼动稀土磁体主导地位。其核心价值在于为全球稀土供应链提供战略备份方案，长期可能催生新型低碳磁性材料产业
相关论文于1月9日发表在《自然》杂志上。