Peneliti Korea Kembangkan Proses Pembuatan Magnet Neodimium Tanpa Unsur Tanah Jarang Berat yang Mahal

Jalur manufaktur baru untuk magnet yang digunakan pada mobil dan robot

Korea Institute of Materials Science (KIMS) Korea Selatan mengumumkan pada 23 Oktober 2026 bahwa para penelitinya telah mengembangkan teknologi manufaktur inti untuk magnet permanen berkekuatan tinggi tanpa menambahkan unsur tanah jarang berat disprosium dan terbium yang mahal. Proses ini menggunakan partikel serbuk berkemurnian tinggi berukuran sekitar satu mikrometer dan menggabungkan pembuatan serbuk, penyelarasan magnetik, serta sintering, yaitu proses pemanasan yang mengubah serbuk padat menjadi magnet solid.

Pengumuman lengkap KIMS menjelaskan pengembangan serbuk Nd-Fe-B kristal tunggal ultrahalus serta teknologi penyelarasan dan sintering yang diperlukan untuk mengubahnya menjadi magnet permanen tanpa tambahan unsur tanah jarang berat.

Penelitian ini dilakukan oleh Kim Su-min, peneliti senior, serta peneliti utama Kim Tae-hoon dan Lee Jung-gu di divisi riset nanomaterial institut tersebut. Pendekatan mereka menyasar magnet neodimium, besi, dan boron, yang dikenal sebagai magnet Nd-Fe-B dan digunakan pada motor kendaraan listrik, sambungan robot, serta generator turbin angin.

Neodimium tetap menjadi bahan penting. Terobosan ini berkaitan dengan penghilangan kebutuhan akan tambahan unsur tanah jarang berat tertentu sekaligus meningkatkan kemampuan magnet untuk mempertahankan kemagnetannya. Tim mencapai tujuan tersebut dengan memperkecil butiran kristal material dan mengembangkan cara untuk mengubah serbuk halus yang dihasilkan menjadi magnet yang dapat digunakan.

Bagi produsen Korea, manfaat potensialnya adalah jalur produksi dalam negeri yang mengurangi ketergantungan pada bahan mahal dengan pasokan terkonsentrasi di sejumlah kecil negara. Kim mengatakan pekerjaan lebih lanjut untuk mengintegrasikan proses dan membangun produksi massal masih diperlukan sebelum magnet ini dapat diterapkan pada motor kendaraan listrik dan robot humanoid.

Mengapa ketahanan terhadap kehilangan kemagnetan penting

Magnet Nd-Fe-B banyak digunakan karena menghasilkan medan magnet yang kuat. Namun, pada motor kendaraan listrik, kekuatan magnet hanya salah satu persyaratan. Magnet juga harus mempertahankan kemagnetannya saat beroperasi di lingkungan bersuhu tinggi.

Peneliti menyebut ketahanan terhadap demagnetisasi sebagai koersivitas. Sederhananya, ukuran ini menunjukkan seberapa kuat magnet menahan medan magnet berlawanan yang berupaya mengubah keadaan magnetiknya. Koersivitas tinggi sangat bermanfaat dalam aplikasi motor yang menuntut, karena kemampuan mempertahankan kinerja magnet sangat penting.

Disprosium dan terbium lazim ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan tersebut. Keduanya termasuk kelompok unsur tanah jarang berat dan merupakan bahan mahal dengan rantai pasokan terkonsentrasi. Karena itu, produsen memiliki alasan untuk mencari cara lain guna memperoleh sifat magnetik yang dibutuhkan.

Tim KIMS berfokus pada struktur internal magnet, bukan bahan tambahan tersebut. Pendekatan mereka menggunakan serbuk sangat halus untuk menghasilkan butiran kristal yang lebih kecil, yakni wilayah kristalin kecil di dalam material jadi. Memperhalus butiran tersebut membuka peluang untuk meningkatkan koersivitas tanpa menambahkan disprosium atau terbium.

Membuat partikel kecil, bukan menggiling paduan

Pembuatan serbuk konvensional dilakukan dengan memecah paduan yang sudah ada menjadi bagian-bagian lebih kecil. Namun, penggilingan mekanis memiliki keterbatasan ketika tujuannya adalah memperoleh partikel sangat halus yang sesuai untuk pendekatan ini.

Sebagai gantinya, para peneliti menggunakan oksida tanah jarang sebagai bahan awal dan langsung menyintesis partikel kristal Nd-Fe-B halus melalui proses reduksi dan difusi, disingkat RD. Reduksi melibatkan penghilangan oksigen dari senyawa awal, sedangkan difusi memungkinkan atom bergerak dan bergabung membentuk material yang diinginkan.

Partikel serbuk yang dihasilkan berukuran sekitar satu mikrometer, atau sepersejuta meter. Ukuran itu setara dengan seperseribu milimeter. Ini adalah ukuran partikel serbuk yang digunakan untuk membuat magnet, bukan ukuran komponen jadinya.

Sintesis langsung mengatasi keterbatasan ukuran pada penggilingan dengan menciptakan partikel kecil sejak awal. Selanjutnya, para peneliti perlu menjaga kualitas serbuk tersebut dan mengembangkan metode pemrosesan yang sesuai untuk partikel sekecil itu, yang cenderung saling menempel.

Melindungi serbuk dari oksidasi

Jalur RD sebelumnya menghadapi masalah dalam pemrosesan, yaitu oksidasi serbuk. Oksigen yang bereaksi dengan material selama pemrosesan dapat menurunkan kualitasnya, sehingga pengendalian kondisi serbuk menjadi bagian penting dalam pembuatan material magnetik yang berguna.

Tim KIMS mengembangkan perlakuan setelah sintesis untuk mengatasi masalah oksidasi tersebut. Menurut institut itu, perlakuan ini memungkinkan produksi serbuk Nd-Fe-B berkemurnian tinggi dengan ukuran sekitar satu mikrometer.

Dengan demikian, ukuran dan kemurnian serbuk merupakan dua aspek pekerjaan yang saling terkait. Para peneliti membutuhkan partikel yang cukup kecil untuk mendukung penghalusan butiran, sekaligus mengendalikan perubahan kimia yang tidak diinginkan dan dapat mengurangi manfaatnya.

Tugas berikutnya adalah membuat partikel-partikel tersebut mengarah ke orientasi yang berguna dan tetap menyatu selama manufaktur. Serbuk magnetik halus tetap memerlukan penyelarasan, pembentukan, dan perlakuan panas sebelum menjadi magnet permanen jadi.

Membantu partikel halus tersusun sejajar

Partikel yang sangat kecil menimbulkan masalah dalam penanganan. Gesekan di antara partikel dan kecenderungannya untuk menggumpal menyulitkan setiap partikel berputar ke orientasi yang diinginkan di dalam medan magnet.

Penyelarasan penting karena arah magnetik serbuk harus saling mendukung. Jika lebih banyak partikel diarahkan ke orientasi yang dituju, magnet jadi dapat memanfaatkan sifat magnetik material dengan lebih baik.

Para peneliti melapisi permukaan serbuk dengan pelumas agar partikel lebih mudah bergerak. Mereka juga menerapkan medan magnet bolak-balik teredam. Arah medan ini berubah sementara kekuatannya berangsur menurun, sehingga membantu partikel menetap dalam posisi sejajar.

KIMS menyatakan bahwa kombinasi tersebut meningkatkan orientasi serbuk sekaligus kestabilan bentuk serbuk yang telah dipadatkan. Bentuk ini merupakan hasil pemadatan yang disiapkan sebelum sintering. Menjaganya tetap stabil merupakan bagian dari upaya mempertahankan susunan partikel yang diinginkan selama tahap manufaktur berikutnya.

Menghilangkan karbon yang tertinggal dari pelumas

Pelumas mengatasi satu masalah, tetapi menimbulkan persoalan pemrosesan lain, yaitu sisa karbon. Karbon yang tertinggal dari pelumas dapat menyebabkan penurunan koersivitas setelah perlakuan panas, sehingga melemahkan sifat yang ingin dipertahankan oleh tim.

Para peneliti menggunakan proses berbantuan hidrogen untuk mengurangi sisa karbon tersebut. KIMS menyatakan perlakuan ini mengatasi penurunan koersivitas setelah pemanasan dan membantu membangun jalur pembuatan magnet sinter dari serbuk ultrahalus.

Sintering menggunakan panas untuk merekatkan partikel yang telah dipadatkan hingga menjadi padatan rapat. Dalam penelitian ini, tantangannya adalah mengubah partikel kecil yang telah diselaraskan dengan cermat menjadi magnet solid sambil mempertahankan kinerja magnetik yang diinginkan.

Dengan demikian, penelitian ini menggabungkan sejumlah tugas manufaktur: menyintesis partikel halus, membatasi oksidasi, meningkatkan penyelarasan, menstabilkan serbuk yang telah dipadatkan, dan mengurangi karbon sebelum menuntaskan perlakuan panas. Setiap tahap mengatasi masalah yang jika tidak ditangani dapat mengurangi manfaat perbaikan pada tahap sebelumnya.

Dua publikasi jurnal dan sembilan paten

Penelitian ini didukung melalui Program Pengembangan Teknologi Nano dan Material dari National Research Foundation of Korea, yang didanai Kementerian Sains dan TIK. KIMS menyatakan tim tersebut menghasilkan sembilan paten terkait teknologi ini.

Temuan ini diterbitkan di dua jurnal. Satu penelitian membahas produksi serbuk ultrahalus, sedangkan penelitian lainnya membahas penyelarasan serbuk dan pembuatan magnet. Urutannya menunjukkan bahwa penelitian sintesis serbuk dilakukan sebelum publikasi penelitian tentang cara mengubah serbuk tersebut menjadi magnet.

• 14 Juli 2026: Penelitian tentang produksi serbuk Nd-Fe-B ultrahalus diterbitkan di Journal of Alloys and Compounds.
• 19 September 2026: Penelitian tentang penyelarasan serbuk dan pembuatan magnet terbit daring di Chemical Engineering Journal.
• 23 Oktober 2026: KIMS mengumumkan kemajuan manufaktur yang terpadu beserta potensi penerapan industrinya.

Penelitian produksi serbuk diterbitkan daring dengan Kim Tae-hoon dan Lee Jung-gu sebagai penulis korespondensi. Untuk penelitian tentang penyelarasan serbuk dan pembuatan magnet, peneliti pascasarjana Kim So-yeon menjadi penulis pertama dan pemimpin penelitian Kim Su-min menjadi penulis korespondensi.

Penelitian-penelitian tersebut masing-masing memiliki pengenal 10.1016/j.jallcom.2026.189820 dan 10.1016/j.cej.2026.182156. Pengenal objek digital ini menyediakan nomor referensi permanen untuk menemukan masing-masing makalah penelitian.

Hal yang masih dibutuhkan produsen

Kim Su-min, pemimpin penelitian sekaligus peneliti senior di KIMS, menyebut hasil tersebut sebagai kemajuan dalam sintesis serbuk maupun tahap manufaktur berikutnya. Ia mengatakan:

Penelitian ini penting karena berhasil mengatasi keterbatasan teknis dalam sintesis serbuk ultrahalus serta penyelarasan dan sintering serbuk yang diperlukan untuk membuat magnet permanen Nd-Fe-B berkinerja tinggi. Secara khusus, kami telah mengajukan pendekatan teknis baru yang dapat meningkatkan kinerja magnet tanpa bergantung pada unsur tanah jarang berat yang mahal.

KIMS menyebut motor penggerak kendaraan listrik dan robot humanoid sebagai potensi penerapan setelah integrasi proses lebih lanjut dan teknologi produksi massal tersedia. Magnet permanen juga digunakan pada sambungan robot dan generator turbin angin, sehingga pendekatan manufaktur ini relevan bagi sejumlah industri yang bergantung pada material magnetik berkekuatan tinggi.

Pengumuman tersebut tidak mencantumkan angka koersivitas, batas suhu operasi, biaya produksi, target kapasitas pabrik, ataupun tanggal peluncuran komersial. Rincian ini akan penting bagi produsen yang harus menentukan apakah proses tersebut dapat memenuhi persyaratan motor atau robot tertentu.

Meski KIMS menjelaskan peningkatan koersivitas dan langkah pemrosesan untuk mempertahankannya, materi yang disediakan tidak mencantumkan nilai koersivitas terukur atau hasil pengujian suhu operasi. Karena itu, kinerja magnet pada suhu tinggi yang ditemui dalam aplikasi motor belum terukur secara kuantitatif.

Manfaat dari sisi pasokan berpusat pada pengurangan kebutuhan disprosium dan terbium dalam magnet ini. Bahan baku neodimium dan oksida tanah jarang tetap menjadi bagian dari proses tersebut. Bagi Korea, peluang industrinya adalah mengembangkan lebih banyak kemampuan manufaktur di dalam negeri sekaligus mengurangi ketergantungan pada bahan tambahan tanah jarang berat yang ingin digantikan oleh para peneliti.

Pencapaian langsungnya adalah serangkaian teknologi pemrosesan inti yang saling terhubung, dari serbuk berukuran sekitar satu mikrometer hingga magnet sinter. Langkah berikutnya, menurut tim, adalah menghubungkan teknologi-teknologi tersebut untuk produksi skala besar agar material itu dapat diarahkan menuju penggunaan dalam peralatan industri yang menuntut kinerja tinggi.

Poin Utama

• KIMS mengumumkan pendekatan manufaktur magnet Nd-Fe-B tanpa disprosium atau terbium pada 23 Oktober 2026.
• Proses tersebut menyintesis langsung partikel serbuk berkemurnian tinggi berukuran sekitar satu mikrometer.
• Perlakuan baru mengatasi oksidasi, penyelarasan partikel, dan sisa karbon dari pelumas.
• Penelitian ini diterbitkan di dua jurnal dan tim menghasilkan sembilan paten terkait.
• Integrasi proses lebih lanjut dan upaya produksi massal diperlukan untuk penerapan yang diusulkan pada kendaraan dan robot.
• Magnet tersebut tetap mengandung neodimium, unsur tanah jarang.
• Materi yang disediakan tidak mencantumkan nilai koersivitas terukur atau hasil pengujian suhu operasi.