Nye bløde magnetiske materialer til en højfrekvent fremtid

Forestil dig bittesmå magneter, der driver vores verden, lydløst tænder og slukker for energi i telefoner, biler og endda elnet. Disse ubesungne helte kaldes bløde magnetiske materialer. Men efterhånden som enheder bliver hurtigere og mere effektive, kæmper traditionelle materialer for at håndtere de høje frekvenser, som moderne enheder har brug for. Indtast ASMC'er, de nye børn på blokken.

Disse er amorfe bløde magnetiske kompositter (ASMC'er) med et vist skjult potentiale. De er som metalliske pulvere pakket ind i en speciel belægning pakket med små luftspalter og grænseflader. Dette giver dem superkræfter som lavt strømtab og fleksible designs, hvilket gør dem supereffektive til at håndtere høje frekvenser.

Men der er en fangst - deres magnetiseringer er ikke så høje som traditionelle materialer. Så videnskabsmænd er på en mission for at finde den perfekte balance mellem magnetisk styrke og blødhed. Det er et puslespil, der er værd at løse for fremtiden for vores gadgets.

Mens ASMC'er er hurtige, er de ikke særlig stærke magnetisk. Det er som at have en racerbil med en svag motor – hurtig, men ikke kraftig nok.

For at løse dette problem bruger en gruppe kinesiske videnskabsmænd fra Songshan Lake Materials Laboratory et sejt trick kaldet "kritisk tilstand"-tilgang. Forestil dig at anvende et roterende magnetfelt på disse materialer, som en pottemager, der former ler. Dette hjælper dem med at krystallisere en lille smule, hvilket skaber små, supereffektive magnetiske områder i dem.

Resultatet er et materiale, der er både magnetisk, stærkt og effektivt. Denne "kritiske tilstand" ASMC kan prale af funktioner som:

• Høj magnetisk styrke:Som en kraftig motor
• Lavt energitab:Som en brændstofeffektiv bil
• Arbejder ved høje frekvenser:Holder med den nyeste teknologi

Denne opdagelse er kun begyndelsen. Forskere arbejder på yderligere forbedringer ved hjælp af forskellige belægninger og formgivningsteknikker til ASMC'er, samt udforsker helt nye materialer.

Prof. Haibo Ke sagde:"En sådan strategi til at konstruere en amorf legering i kritisk tilstand kan give os mulighed for at udvikle nye ASMC'er og fremme udviklingen af ​​moderne elektronik, især i højfrekvente felter. I fremtiden vil på den ene side synergi af høj permeabilitet, lavt kernetab, høj magnetisering og høj påføringsfrekvens kan opnås gennem procesoptimering, såsom brug af nye belægningslag (magnetiske og isolerede) og nye teknikker til komprimering."

"På den anden side giver udvikling af nye pulversammensætninger og ændring af den iboende mikrostruktur, såsom ordremodulationsstrategien og nanokompositteknologi, os mulighed for at bryde afvejningen mellem 'magnetisk styrke' (mætningsmagnetisering) og 'magnetisk plasticitet' (koercivitet) /kernetab)."

"Det er bestemt muligt at udvikle højtydende ASMC'er og helt bløde magnetiske materialer, og det videnskabelige samfund har allerede lanceret nogle aktiviteter, der vil fremme transformationen af ​​kraftelektronikfelterne, især tredjegenerations halvleder-relaterede enheder."

Disse fremskridt vil bane vejen for mere effektiv elektronik i alt fra telefoner til elnet, hvilket i sidste ende driver en højfrekvent fremtid.

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Materials Futures .

Flere oplysninger: Liliang Shao et al., Kritisk tilstandsinduceret fremkomst af overlegen magnetisk ydeevne i en jernbaseret amorf blød magnetisk komposit, Materials Futures (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad2ae8

Leveret af Songshan Lake Materials Laboratory