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　　相信大家小时候都玩过磁铁棒和马蹄U型磁铁，从前在自然科学实验用过的磁铁，其实在各产业中都有超乎想像的运用。

　　例如汽车产业中，每台汽车约使用100个马达，每个马达都需要「永久磁铁」这种零件，而一台风力发电机更需要总重量一吨重的永久磁铁，可以说永久磁铁决定了马达的优异性能。

　　永久磁铁的优异性能，我们可以从电脑磁碟机中磁头与磁铁读取的情形，稍微窥探得知。

　　磁碟机的磁头在读写时，会移动到磁碟区，这就是「浮动磁头」名称的由来。此时磁碟的奈米磁铁，可使磁头浮在磁碟上方，两者之间的距离，相当于一架747飞机在距离机场跑道1.5公釐（毫米）的高度飞行。

　　由此可见永久磁铁的性能是多么令人惊奇。在马达产业中，马达是否为高性能，能否制成超小型，关键也在里面所使用的永久磁铁——这就是目前产业界具有「最强磁铁」之称的「钕磁铁」。

　　本书由国际公认磁铁研究最先进的日本东北大学，揭露日本科技署国立元素战略磁性材料研究部门中，日本产业最为重要的「永久磁铁」、「电磁触媒」、「电子材料」、「结构材料 」四大领域，其中「永久磁铁」的重大研究。

　　日本独立行政法人物质材料研究机构（NIMS），与东北大学、产业技术综合研究所（AIST）、东京大学、大坂大学、京都大学、高能量加速器研究机构（KEK）、高辉度光科学研究中心（JASRI）、名古屋工业大学等机构携手合作，汇集材料系、物理系、化学系等各路研究专家参与计划，致力于次世代磁铁开发基础研究，以及培育次世代磁铁研究的人才。

　　当前磁铁研究的最新趋势为，由于一般的钕磁铁在超过200℃高温下会失去磁性，也就是说，钕磁铁不耐热。因此必须搭配一种特殊元素——镝，但这个稀土元素非常稀有，也就是说，性能优异磁铁的开发，会受制于元素的资源。

　　因此当前磁铁的研究主题为「不使用镝等资源有限的元素，而想要以更常见的元素来取代，生产现在汽车产业马达产业中所使用的磁铁。」也就是所谓的「省镝磁铁」。

　　本书除了磁铁的基础，略过艰涩的概念，呈现简单易懂的文字，书中彩色插图解说磁性的科学基础，并呈现世界最先进实验室难得一见的电子显影像照片，如原子探针、泰坦Titan的实际操作，从合金材料制作、加工开始，循序渐进，将令人惊艳的最尖端磁铁研究，传达给一般大众认识。

名人推荐

　　东海大学应用物理系【磁电实验室】副教授、台湾磁性协会永久磁铁专家——张晃暐◎审定

　　钕铁硼磁铁发明人——佐川眞人
　　「我的钕磁铁，从五里雾中发明出来。如今的研究解释了其中许多奥秘。这是一本磁铁的解谜书！」

　　日本科技署JSTCREST顾问、前日本化学会长——玉尾皓平
　　「不使用镝的高性能磁铁！元素战略挑战实现化！磁铁研究第一人的基础，完全揭开秘密，令人期待。」

作者简介

宝野和博（ほうのかずひろ）

　　1982年日本东北大学工学部金属材料学系毕业。1988年美国宾夕法尼亚州立大学研究所材料学专攻博士课程修毕。曾任美国卡内基美隆大学博士研究员、（以下日本）东北大学金属材料研究所助理、日本科学技术厅金属材料技术研究所主任研究官、研究室主任、独立行政法人物质材料研究机构材料研究所监督员，2004年开始担任物质材料研究机构的荣誉博士。后来兼任磁性．自旋电子学研究所长（磁性・スピントロニクス材料研究拠点长）、元素战略磁性材料研究部门解析团队领导人（元素戦略磁性材料研究拠点解析评価グループリーダー）、筑波大学研究所数理物质科学研究科教授。

审定者简介

张晃暐  东海大学应用物理系 磁电实验室 副教授

　　国立中正大学物理系博士，研究领域：磁性物理、奈米磁学、磁记录媒体。为台湾磁性协会的永久磁铁专家。

译者简介

卫宫纮

　　清华大学原子科学院学士班毕。现为自由译者。译作有《上司完全使用手册》（东贩）、《超慢跑入门》（商周）、《男人懂了这些更成功》（潮客风）、《世界第一简单电力系统》（世茂）……等。赐教信箱：emiyahiro@hotmail.com.tw

序言

第0节课  序幕  产业新人磁铁研习营，开课！

第1节课  纵观磁铁的开发史
1磁铁的开发    
2 KS钢接着是MK钢！    
3 强而有力的稀土磁铁    
4 钕磁铁的诞生！    
5 磁铁的研究发展？    

第2节课  学习磁铁的基础    
1 「磁场」是什么？    
2 将磁铁对半再对半……
3 保磁力、磁能积是什么？
4 探索磁区与磁壁的世界！
5 钕在磁石中的功用
6 为什么钕磁铁需要钕、硼？
7 认识磁滞曲线
8 「相分离」在强磁体中之应用
9 利用相分离的稀土元素「优点取向」

第3节课 磁铁的制造与应用    
1 烧结磁铁的制造步骤    
2 液态急冷～热加工的制造方法    
3 磁铁的用途    
4 为什么变压器是使用软磁性材料？    
5 马达中的双重磁铁    

第4节课 磁性的运用    
1 4种磁性：铁磁性、顺磁性、反铁磁性、亚铁磁性    
2 HDD是磁铁的集合体！    
3 不可思议的浮动磁头    

第5节课 挑战终极制造——钕磁铁
1 钕磁铁的制造有「隐藏成分」吗？    
2 挑战3微米障碍    
3 「液态急冷＋热加工」两阶段方法    
4 原子探针分析保磁力    
5 成功发明「省镝钕磁铁」！    
6微磁学模拟软体的探索

第6节课 磁铁研发之道——进入原子级的领域
1 SEM和TEM的差异与使用方式    
2 用TEM观测磁壁的移动    
3 FIB制造原始试片    

第7节课  进入钕磁铁实验室！    
1 参观原子探针    
2 参观FIB仪器    
3 用最强悍的泰坦TEM观测原子    
4 实习液态急冷    
5 施加磁场的压制机    
6 磁化装置瞬间制造磁铁    

尾声 超越钕磁铁的化合物

关于磁铁的应用范围，若想要一一找出来，会没完没了，但我想日本家电厉害之处就在于，将他国没有使用的高性能磁铁投入产品设计。例如，在美国，空调是使用便宜的铁氧体磁铁，产品体积不仅大，声音也吵杂。日本的空调，令外国人最感到惊讶的地方是「体积小、静音、节能」。这些特性都是来自于钕磁铁的使用。
 
就「体积小、静音」来说，洗衣机也有这样的应用，带来节能的效果。日本人一向理所应当认为，产品就是要静音、小型化，因此磁铁扮演着非常重要的角色。
 
过去有「轻薄短小」说法，而日本的强项就在于「小型、高性能」。例如，Sony生产Walkman随身听，如果收录音机体积一直是大型的，不会有人想要带出门听音乐。Sony Walkman使用了当时最尖端的高性能磁铁「钐钴磁铁（samarium-cobalt magnet）」，因而制造出来小型的随身听。小型且高性能的磁铁「颠覆了产品的概念」。
 
人类最早开始制造人工磁铁，是在1917年的时候，到现在经过约100年时间。
 
其实磁铁最早是在西元前300年左右，在希腊的马格尼西亚州（magnesia）偶然发现的。马格尼西亚的地名「magnet」意思就是「磁铁」，这种自然形成的磁铁，称为「天然磁铁」。
 
最早制造人工磁铁的是日本人，这种磁铁称为「KS钢」，由日本东北大学本多光太郎（1870～1954年）在1917年发明。从「KS钢」「钢」字，可知使用铁作为材料，也就是铁钢材料。证明了「铁可以变成磁铁」。
 
第一次世界大战于1914年开战，1917年时期的日本物资匮乏，想要继续打仗，飞机、战车、船、桥等必须有钢铁的自给自足。于是，1916年时，为了钢铁的研究，现在的日本东北大学（旧名东北帝国大学自然科大学）成立了临时理化学研究所第2部门（以钢铁研究为中心）。
 
现在，日本东北大学金属材料研究所（1922年设立），通称「金研」，堪称金属和磁铁的圣地。研究所设立时期，由于住友财团大量捐款，因此以当时住友财团领导人的名字，住友（＝S）吉左右卫门（＝K）命名为「KS钢磁铁」，算是报答资金援助的恩情。
 
本多光太郎被称为「钢铁之父」，而就制造世界第一个人工磁铁的意义来说，他也可以称作「磁铁之父」。现在日本对于金属材料发展研究有所贡献的人，会颁发「本多纪念奖」、「本多开拓者奖（Honda Frontier Award）」。另外，本多先生门下优异学生有村上武次郎、增本量、茅诚司等，人才辈出。

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