כלים מגנטיים, עם ספיחה ונוחות חזקה שלהם, תופסים עמדת מפתח בעיבוד שבבי, הרכבה אלקטרונית ותחזוקת מבנים. תמיכת הליבה בביצועים שלהם טמונה בבחירת החומרים. תרחישי יישום שונים מציבים דרישות שונות לחוזק, יציבות ויכולת הסתגלות סביבתית של מגנטיות, מה שמניע את האבולוציה של מערכות החומר לקראת גיוון.
NdFeB (ניאודימיום ברזל בורון) הוא כיום החומר המרכזי לכלים מגנטיים בעלי ביצועים גבוהים-. בתור חומר מגנט קבוע-נדיר-של כדור הארץ, הוא מיוצר באמצעות מתכות אבקה ובעל מוצר האנרגיה המגנטית הגבוהה ביותר מבין המגנטים הקבועים הזמינים באופן מסחרי. הוא יכול ליצור שדה מגנטי חזק בתוך נפח קטן, מה שהופך אותו למתאים לתרחישים הדורשים מרחב וכוח ספיחה כאחד, כמו מיקום מדויק של מכשירים ואיסוף של חלקי מתכת קטנים. עם זאת, NdFeB מגיב כימית ונוטה לחמצון ולדה-מגנטיזציה בסביבות- גבוהות או לחות. ציפויים משטחים (כגון ניקל או סגסוגות אבץ) נחוצים כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה, להגביל את השימוש הישיר בו בסדנאות בטמפרטורה- גבוהה או בפעולות חיצוניות.
פריטים, לעומת זאת, הם דוגמה טיפוסית לחומרים מוכווני עלות-תועלת-. פריטים, מסוכרים מתחמוצת ברזל ותחמוצות מתכות אחרות, בעוד שהם בעלי תוצר אנרגיה מגנטית נמוכה יותר מ-NdFeB, הם בעלי יציבות כימית מצוינת ועמידות לטמפרטורות- גבוהה (טמפרטורת הקורי יכולה להגיע למעל 450 מעלות). יתר על כן, עלות חומרי הגלם הנמוכה שלהם הופכת אותם לשימוש נרחב ביישומים נפוצים כגון מסגרות מתכת בקישוט מבנים ותחזוקת מכונות כללית. התכונות המגנטיות החלשות שלהם מפחיתות גם סיכונים תפעוליים הנגרמים על ידי ספיחה בשוגג, ועומדות בדרישות הבטיחות של פעולות בסיסיות.
AlNiCo, כחומר מגנט קבוע קלאסי מוקדם, ידוע ברמנציה הגבוהה שלו וביציבות הטמפרטורה שלו. מקדם הטמפרטורה שלו הוא רק 1/10 מזה של NdFeB, והתכונות המגנטיות שלו משתנות מעט מאוד על פני טווח טמפרטורות רחב של -50 מעלות עד 400 מעלות. הוא משמש לעתים קרובות מהדקים מגנטיים עבור סביבות מיוחדות כגון תעופה וחלל ומעבדות קריוגניות. עם זאת, אופיו הקשה והשביר מקשה על העיבוד, ומגביל את האימוץ הנרחב שלו.
בנוסף, חומרים מרוכבים חדשים מרחיבים בהדרגה את גבולות היישום שלהם. לדוגמה, מבנה מרוכב שיפוע של בורון ברזל פריט ונאודימיום יכול להפחית את התלות ביסודות אדמה נדירים תוך שמירה על כוח מגנטי מסוים; גומי מגנטי גמיש, על ידי פיזור אחיד של אבקה מגנטית במטריקס פולימרי, מקנה לכלים את היכולת להתאים למשטחים מעוקלים, תוך התאמה לספיגה של חלקי עבודה בעלי צורה לא סדירה.
האבולוציה של חומרים בכלים מגנטיים היא בעצם איזון דינמי בין ביצועים, עלות ויכולת הסתגלות סביבתית. ככל שהתרחישים התעשייתיים ישתכללו, החדשנות החומרית תמשיך להניע את הפיתוח של כלים מגנטיים לקראת אמינות רבה יותר וישימות רחבה יותר.