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中国研究人员开发新型软磁材料 以适应高频未来

盖世汽车 Elisha 2024-03-07 09:28:47
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盖世汽车讯 想象一下,微小的磁铁可以为全世界提供动力,悄无声息地开启和关闭手机、汽车甚至电网中的能量,这些材料被称为软磁材料。然而,随着设备的运行速度加快、效率更高,传统材料难以满足现代设备的高频需求,因此需要使用非晶软磁复合材料(ASMC)。

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(图片来源:松山湖材料实验室)

这些ASMC材料具有一定的隐藏潜力。它们就像包裹在特殊涂层中的金属粉末,其中充满了微小的气隙和界面,从而可以具有超强能力,如低功耗和灵活的设计,使它们在高频处理方面非常高效。然而,它们的磁化强度比不上传统材料。因此,研究人员希望在磁力和柔软度之间实现完美平衡。对于未来的电子产品来说,这是一个值得解决的难题。

虽然ASMC速度很快,但它们的磁力不是很强。这就像一辆发动机性能较弱的赛车,速度很快,但还不够强劲。据外媒报道,中国松山湖材料实验室的研究团队利用“临界状态(critical state)”方法来解决这一问题。想象一下,在这些材料上施加旋转磁场,就像陶工塑造粘土一样。这有助于使它们少量结晶,从而在内部产生微小的、超高效磁性区域。

其结果是产生了一种兼具磁性、强度和效率的材料。这种“临界状态”ASMC具有以下特点:

•  高磁力:就像一台强劲的发动机

•  低能耗:如同节能型汽车一样

•  高频率工作:紧跟最新技术

这一发现仅仅是一个开始。目前,研究人员致力于使用不同的涂层和成型技术,以进一步改进ASMC并探索新的材料。

柯海波教授表示:“这种构建临界态非晶合金的策略有助于开发新型ASMC,促进现代电子技术的发展,特别是在高频领域。未来,一方面可以通过工艺优化来实现高磁导率、低磁芯损耗、高磁化强度和高应用频率的协同作用,例如使用新型涂层(磁性和绝缘)和新的压实技术。另一方面,开发新的粉末成分和调整固有微结构,如有序调制策略和纳米复合材料工程,有助于打破‘磁性强度’(饱和磁化)和‘磁塑性’(矫顽力/磁芯损耗)之间的权衡。”

研究人员认为,开发高性能ASMC和全软磁材料完全是有可能的,研究领域已经开展了一些活动,以促进电力电子领域的变革,特别是第三代半导体相关器件。这些进展将有助于实现更高效的电子产品,最终为高频未来提供动力。

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