美国磁铁新浪潮：以铁和空气为材，剑指中国在电动机领域的霸权
一场悄然兴起的革命正在明尼苏达州展开，它不涉及稀有金属或遥远的矿山，而是始于一些看似平淡无奇的东西：铁和空气。
在萨特尔的一个工业园区内，施工人员正在为一座工厂奠定基础，这座工厂或将重新定义美国制造业。总部位于明尼阿波利斯的Niron Magnetics公司计划仅使用铁和氮——我们周围随处可见的物质——来制造磁铁。这意味着不需要稀土元素，无需依赖海外，也没有地缘政治的束缚。
这一消息伴随着与全球汽车制造商Stellantis的新合作，这不仅仅是一笔商业交易。它是旨在将中国从工业供应链中最脆弱环节中移除的快速发展运动的一部分。如今，几乎所有电动机、风力涡轮机和智能手机扬声器都依赖稀土磁铁——而中国主导着这一领域。
Niron认为它有办法绕开这一局面。其氮化铁技术能够提供与稀土磁铁相似的性能，同时使用美国本土的土壤和空气中可获得的材料。首席执行官乔纳森·朗特里（Jonathan Rowntree）表示：“我们不需要投产一座矿山。这绕开了建立新稀土供应链的需求。”
当胡萝卜变成了大棒
中国不仅是最大的参与者，甚至可以说是唯一的参与者。它处理着全球约90%的稀土，并生产85%的永磁体。这种主导地位并非偶然。早在20世纪90年代，美国公司将制造业转移到海外。1995年，通用汽车甚至将其钕磁铁的先驱Magnequench部门出售给一家与邓小平家族有关联的中国背景集团。这笔交易至今仍困扰着该行业。
现在，中国正将其控制权作为筹码。商务部最近的一项指令限制了稀土磁铁和材料的出口，即使它们只是大型产品中的微小部件。中国声称这是出于国家安全考虑，但汽车制造商则将其视为一种警告。这些限制是在美国收紧半导体出口规定之后，对镓和锗实施出口管制后的又一举措。
对于汽车公司而言，时机再糟不过了。电动汽车生产每年已消耗83万吨稀土材料，随着全球电动汽车销量接近1800万辆，需求预计将再增长15%至20%。仅今年一年，价格就上涨了25%。几位高管表示，形势已几近“恐慌”。
永磁体深入车辆系统之中——牵引电机、动力转向、水泵、扬声器等等，不一而足。短缺不仅会减缓生产，还可能使整条装配线停摆。Stellantis深知这一风险。该公司推进工程主管米奇·布莱（Micky Bly）表示：“与Niron Magnetics团队合作，让我们能够探索这种创新磁铁技术的可能性。”他谨慎的措辞强调了一个现实：这项技术前景广阔，但尚未在汽车领域实现全面量产验证——至少目前如此。
摆脱束缚的物理学
从理论上看，氮化铁磁铁堪称梦想。铁是地壳中第四丰富的元素，氮构成了空气的大部分。两者都不受外国势力控制。成本可能比稀土磁铁低30%至60%，将电机成本降低高达15%——在电池已然挤压利润空间的行业中，这是一笔巨大的节省。
氮化铁的磁化强度也比传统铁氧体磁铁高出18%，这使得电机更小、效率更高。Niron位于萨特尔的工厂预计将于2027年初投产，计划每年生产1500吨产品——约占美国需求的3%——并创造175个高科技就业岗位。
但物理学设定了极限。氮化铁在高温下表现不佳，因为它矫顽力较低，这意味着它更容易失去磁性。稀土磁铁——尤其用于航空航天和国防领域的——能承受更高的热量和压力。氮化铁的最高工作温度约为200-250°C。一些国防用磁铁可承受350°C甚至更高的温度。因此，专家表示，氮化铁短期内不会取代喷气式飞机或导弹中的稀土磁铁。“这项技术很有前景，但尚未在规模化生产中得到根本性验证，”一位顾问警告道。
超越电机：新的工业策略手册
Niron与Stellantis的合作只是更广泛战略的一部分：在可能的情况下，尽可能地淘汰易受制约的材料。各行各业都在重新思考产品的制造方式。
风力涡轮机公司将永磁发电机与感应电机结合使用。电池制造商正转向磷酸铁锂和钠离子电池技术，放弃钴并减少镍的使用。数据中心正在增加固态硬盘的使用，同时回收硬盘中的磁铁。显示器制造商探索量子点和钙钛矿技术以替代稀土荧光粉。
趋势很明确：采用更智能的架构而非追求完美的材料。感应电机可能体积更大，但巧妙的工程设计缩小了效率差距。磷酸铁锂电池可能储能较少，但它们更安全、寿命更长——而且智能电池组设计可以弥补这一差异。
一位战略家表示：“你很少需要100%的替代。将30%到70%的产量转向替代品，并将优质材料用于小众或高性能应用。”
地缘政治的回旋镖效应
具有讽刺意味的是，中国的出口限制可能会加速其希望避免的多元化进程。当价格飙升过高时，公司就会寻找替代品。目前，全球40%到45%的稀土开采发生在中国境外，新项目正在美国、澳大利亚乃至格陵兰岛启动。
在欧洲，挪威ReTec公司正在扩大氢基磁铁回收规模，以满足欧盟5%的需求。日本和台湾正在投资各自的氮化物磁铁项目。美国能源部已向Niron公司单独投资超过1750万美元，作为其更大规模的“友岸外包”（friendshore）材料战略的一部分。
一些观察家看到了某种诗意的对称性。一位行业历史学家指出：“通用汽车1995年将Magnequench出售给中国是一个关键事件——现在他们正在通过Niron来‘弥补’这一过失。”他指的是通用汽车最近对这家初创公司的投资。
进化而非革命
投资者对此感兴趣但保持谨慎。氮化铁磁铁可能首先应用于低风险领域——音响系统、水泵、辅助电机——然后在2028或2029年左右应用于牵引电机。汽车认证测试需要数年时间，当生命安全系于其上时，失败是不可接受的。
永磁体市场预计到2033年将达到670亿美元，每年增长近10%。如果性能提升，氮化铁有望占据电动汽车和风力发电应用5%至10%的市场份额。一些分析师预测，在激进情景下，到2030年轻型电动汽车领域采用率可达20%至30%，磁铁价格较稀土版本下降高达40%。
如果耐热性和矫顽力问题持续存在，更保守的估计约为5%。在这种情况下，汽车制造商可能会依靠高效感应电机等混合解决方案。
变数何在？贸易政策。中国全面禁止稀土出口可能会引发快速转变——到2030年，新电机中50%采用此类材料。但如果紧张局势降温，变革可能会放缓至15%的渐进式转型。
对于Stellantis这样的公司而言，价值不仅仅在于原始性能，它提供了选择性，它是一种保险。在一个磁铁价格一年内可能波动25%的世界里，灵活性就是力量。Niron位于明尼苏达州的工厂不仅仅是一座生产基地——它是对冲不稳定性的一种手段。
一位汽车行业分析师表示：“这是进化，而非革命。但当供应链被武器化时，向独立方向的演进是值得付出溢价的。”
投资者应咨询金融专业人士。过往趋势不保证未来结果。材料供应多元化涉及风险、漫长的准备周期以及在颠覆性变革到来之前进行创新的耐心。