重點整理：
1. 你曾經想過鐵銹和肥料可以改變我們的未來嗎？讓我們一起探索這項破壞性的科技研究，看看如何利用鐵氮化合物製造出強大的磁體，並進一步對全球產業造成深遠影響
磁鐵的神秘面紗：α”-Fe16N2鐵氮化合物的探索
說到磁鐵，你可能會想到的是那些黏在冰箱上的裝飾品，或者在各種電子產品裡面的重要組件。然而，隨著科技的進步，人們對磁鐵的需求越來越大，這也使得科學家們不斷探索新型磁鐵材料。其中，α”-Fe16N2鐵氮化合物就是近年來頗受關注的一種新材料。
從古至今的磁鐵研究
α”-Fe16N2鐵氮化合物其實早在1951年就被發現了，但是直到1970年代和1990年代，當科學家們在尋找硬碟和其他磁記錄媒介的新型讀寫頭時，才對這種材料的磁性質進行了深入的研究。然而，儘管這種合金在磁性方面表現出了潛力，但其製作難度大，研究成果無法輕易地被複製出來，因此，人們對α”-Fe16N2的興趣逐漸消退，直到2000年代末，科學家們開發出了製作這種材料薄膜的方法，才再次引起了大眾的關注。
鐵氮化合物：新一代磁鐵的誕生
實驗表明，這種材料薄膜的磁能產品（決定磁鐵強度的一個關鍵指標）可能是鐵硼磁鐵的兩到三倍。再加上已經被發現的其他性質，這使得鐵氮化合物成為了一種優秀的新型無稀土磁鐵候選材料。
怎樣才能製造磁鐵呢？
科學發現和實用商業產品之間往往有著一段很長的距離，這一點在鐵氮化合物磁鐵的研究中也同樣存在。近年來，鐵氮化合物永磁體的研究進展大部分來自於美國明尼蘇達大學電機與計算機工程系王健平教授的實驗室。他們在那裡開發出了四種合成大體積α”-Fe16N2材料的方法，其中有些方法在工業環境中顯示出了一些潛力。
磁鐵製造的早期方法
製作α”-Fe16N2的早期方法需要一個高溫過程並快速淬火氮化樣品，這不利於工業化生產的擴大。為了解決這個問題，科學家們嘗試使用離子植入的方法。這種技術通常用於半導體製造，利用強電場在真空中加速離子，並將它們擊入目標基板。製作鐵氮化合物磁鐵時，首先將厚度為500納米的純鐵箔固定在矽基板上，然後以氮原子離子進行轟擊。接著進行一系列的退火步驟，啟動植入的氮，並在材料中產生熱應變，使氮被困在箔的晶體結構中，從而產生必要的變形。
低溫氮化：新方法的探索
低溫氮化也是一種可能的方法，以鐵氧化物納米粒子為起始材料。在此方法中，將粒子處理與氨氣，以便將氮導入晶體結構中。或者，也可以將鐵氧化物與硝酸銨混合在行星式球磨機中，經過幾天600轉/分的研磨，不銹鋼球將硝酸銨分解為元素氮，進而擴散入鐵納米粒子中。然後，用磁鐵分離出所得到的α”-Fe16N2，並可成型為固體形狀。這種方法似乎很容易擴大到工業製程。
高溫氮化：鐵箔與鐵絲的可能性
鐵箔和鐵絲的高溫氮化也是一種可能的方式。此方法使用鐵-銅-硼合金條帶，並將其在550°C的氨氫氣氛中曝露28小時，然後進行700°C的快速處理，再用冰水急速冷卻。另一種變體方法是應變鐵絲方法，其中高純度鐵在坩堝中與尿素融化。來自尿素分解的氮擴散入鐵中，然後混合物經過熱處理和淬火步驟，然後被鎚平並切割成條狀。這些條帶被放入一個應變裝置中，在退火步驟中進行拉伸，從而使晶體結構伸長並困住擴散的氮。
鐵氮磁體的更多可能性
強永磁體並不是鐵氮化物可能的唯一用途。所謂的軟磁體，這些是具有較低矯頑力的材料，適合用於變壓器和電感器的核心，或者用於磁記錄媒體的讀寫頭，也有可能通過掺雜像碳、氧、硼這樣的元素來實現α”-Fe16N2。這些掺雜劑降低了晶體結構的磁各向異性，使得對它們進行永久磁化變得更困難，同時保持高飽和磁化。
乾淨地球磁體的潛力
所謂的“乾淨地球”磁體有很大的潛力。這麼說是因為明尼蘇達大學已經將其轉化為一家公司，名為Niron Magnetics，旨在將這些概念和過程轉化為產品。我們非常期待這種技術的未來發展，並期待只使用鐵銹和肥料製成的強大磁體。
舉世矚目的科技進展
此項研究為我們展示了一種可能的未來，一個不再依賴稀土元素，卻能製造出強大磁體的未來。如果我們可以大規模製造出這種鐵氮磁體，那麼硬碟驅動器、電動汽車、風力發電機等許多現代科技將會受益。這將為世界經濟帶來深遠的影響，並可能在環境保護方面產生重要的影響。
總的來說，我們正站在一個新科技可能帶來重大變革的前夕。而這種變革不僅僅是科技的進步，也反映出我們如何看待和利用地球資源的變化。我們必須承認，這是一個需要時間的過程，鐵氮磁體的商業化將需要跨越許多障礙，但總的來說，這是一個值得我們期待的未來。
你怎麼看？
看到這裡，你對這種新型磁體有什麼想法？你認為它將如何影響我們的未來？當我們談論這種以鐵和氮製成的新型磁體時，我們是否能從中看到一種新的，更永續的未來？
