稀土替代技术：地缘风险下的永磁体材料专利动向

内容来源：上海情报服务平台

稀土作为支撑新能源汽车、清洁能源等战略性新兴产业的核心材料，其战略价值在地缘政治博弈中愈发凸显。全球80%的稀土供应长期依赖中国，而美国地质调查局预测现有储量仅能维持未来20年需求，这使得稀土成为国际科技竞赛的新战场。

在此背景下，日本凭借前瞻性的战略布局和技术创新，正试图打破资源垄断格局。日本构建的稀土替代战略体系涵盖资源回收、深海勘探、材料创新与战略储备四大维度。通过"城市矿山"计划，日本从废弃电子产品中年均回收300吨稀土。在资源勘探领域，日本已在南鸟岛周边发现超过1600万吨深海稀土矿床，配套开发的纳米浮选技术可将矿石品位极大提高，预计2026年实现商业化开采。在材料科学领域，日本也取得突破性进展，京都大学研发的EuVO₂H陶瓷材料展现出媲美钕磁体的磁各向异性。战略储备方面，日本建立了动态库存管理系统，将钕储备周期延长，并通过期货基金对冲价格波动风险。

2025年9月25日，日本咨询公司Astamuse发布了永磁体材料专利分析报告，以永磁体的重要类别——锰铋磁体（MnBi）为例，分析了其专利申请趋势、热点及关键技术。2014年以来，全球锰铋磁体（MnBi）专利申请量于2015年达到峰值后呈现下行态势，预示该技术领域已步入成熟稳定期。从国家维度分析，中国始终是锰铋磁体（MnBi）专利布局的核心力量，占据主导地位。2023年后美、韩、日三国的锰铋磁体（MnBi）专利申请量出现小幅反弹，释放出技术竞争再趋活跃的信号。

图1锰铋磁体（MnBi）全球专利申请趋势

在核心技术攻坚层面，锰铋磁体（MnBi）凭借原料丰度和成本优势成为永磁体领域的重点突破方向，美国福特汽车与西门子公司分别研发的两段式烧结工艺和液相包覆技术显著提升了锰铋磁体（MnBi）的材料性能。

图2锰铋磁体（MnBi）专利关键词分布热力图

从锰铋磁体（MnBi）相关专利申请的关键词来看，无稀土磁体（earth-free）相关技术的关注度增长最为显著，成为该领域关注度攀升最快的方向。这一现象直观折射出地缘政治风险对技术研发主题的强导向作用。紧随其后的是矫顽力（coercivity），研发重点聚焦于提升锰铋磁体（MnBi）的矫顽力指标，缩小其与钕磁体之间的差距。低温相（LTP）是锰铋合金中具备强磁性的晶体结构，提高低温相（LTP）占比已成为实现锰铋磁体（MnBi）高性能化的核心技术路径。磁晶各向异性（magnetocrystalline）的出现频率上升，证明了业界持续通过工艺优化和催化剂研发来提升该材料特性。

尽管锰铋磁体（MnBi）的替代技术取得阶段性成果，但该领域的产业化进程仍面临多重挑战。当前锰铋磁体（MnBi）的磁能积仅为钕磁体的60%，大规模替代需重建完整产业链，每替代1吨稀土需新增三条专用生产线。技术标准缺失亦制约商业化进程，而国际电工委员会却尚未出台无稀土电机认证规范。幸运的是，在全球科学界和产业界的共同努力下，科技创新正逐步消解资源诅咒，美国麻省理工大学（MIT）研发的室温超导磁体、NASA推进的核动力发动机等颠覆性技术，正在勾勒出超越稀土依赖的未来图景。在这场重塑全球产业链的竞赛中，谁能率先实现技术突破与产业协同，谁就将掌握下一代工业革命的主导权。

参考文献：

[1]レアメタル代替技術 ～地政学リスク下における永久磁石・触媒分野の開発動向を事例で分析～[EB/OL][2025-09-25]https://www.astamuse.co.jp/report/2025/0925-raremetalsubstitution/-3

[2]有機分子触媒の軌跡　―基礎から応用まで― [EB/OL][2022-07-01]https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/siyaku-blog/035815.html

[3]京都大學等解明陶瓷儲氫機制，發現晶格缺陷規律性影響儲氫量 [EB/OL][2025-02-26]上海寻百会生物公司 https://www.materialsnet.com.tw/material/DocView_MaterialNews.aspx?id=54824