Stel je voor dat kleine magneten onze wereld van stroom voorzien en geruisloos energie in- en uitschakelen in telefoons, auto's en zelfs elektriciteitsnetwerken. Deze onbezongen helden worden zachte magnetische materialen genoemd. Naarmate apparaten echter sneller en efficiënter worden, hebben traditionele materialen moeite om de hoge frequenties te verwerken die moderne apparaten nodig hebben. Kom ASMC's binnen, de nieuwe kinderen in de buurt.

Dit zijn amorfe zachtmagnetische composieten (ASMC's) met een verborgen potentieel. Ze lijken op metaalpoeders, verpakt in een speciale coating, vol met kleine luchtspleten en grensvlakken. Dit geeft ze superkrachten zoals een laag vermogensverlies en flexibele ontwerpen, waardoor ze superefficiënt zijn in het verwerken van hoge frequenties.

Maar er is een addertje onder het gras:hun magnetisaties zijn niet zo hoog als die van traditionele materialen. Wetenschappers zijn dus op een missie om de perfecte balans te vinden tussen magnetische kracht en zachtheid. Het is een puzzel die de moeite waard is om op te lossen voor de toekomst van onze gadgets.

Hoewel ASMC's snel zijn, zijn ze magnetisch niet erg sterk. Het is alsof je een raceauto hebt met een zwakke motor:snel maar niet krachtig genoeg.

Om dit probleem aan te pakken, gebruikt een groep Chinese wetenschappers van het Songshan Lake Materials Laboratory een coole truc die de ‘kritieke toestand’-benadering wordt genoemd. Stel je voor dat je een roterend magnetisch veld op deze materialen aanbrengt, zoals een pottenbakker klei vormt. Hierdoor kunnen ze een klein beetje kristalliseren, waardoor er kleine, superefficiënte magnetische regio's in ontstaan.

Het resultaat is een materiaal dat zowel magnetisch, sterk als efficiënt is. Deze ASMC in "kritieke toestand" beschikt over functies zoals:

• Hoge magnetische sterkte:als een krachtige motor
• Laag energieverlies:zoals een zuinige auto
• Werkt op hoge frequenties:blijft op de hoogte van de nieuwste technologie

Deze ontdekking is nog maar het begin. Wetenschappers werken aan verdere verbeteringen met behulp van verschillende coatings en vormgevingstechnieken voor ASMC's, en onderzoeken ook nieuwe materialen.

Prof. Haibo Ke zei:"Een dergelijke strategie voor het construeren van een amorfe legering in een kritische toestand kan ons in staat stellen nieuwe ASMC's te ontwikkelen en de ontwikkeling van moderne elektronica te bevorderen, vooral in hoogfrequente velden. synergie van hoge permeabiliteit, laag kernverlies, hoge magnetisatie en hoge toepassingsfrequentie kan worden bereikt door procesoptimalisatie, zoals het gebruik van nieuwe coatinglagen (magnetisch en geïsoleerd) en nieuwe technieken op het gebied van verdichting."

“Aan de andere kant stellen de ontwikkeling van nieuwe poedersamenstellingen en het modificeren van de intrinsieke microstructuur, zoals de ordermodulatiestrategie en nanocomposietentechniek, ons in staat de wisselwerking tussen ‘magnetische kracht’ (verzadigingsmagnetisatie) en ‘magnetische plasticiteit’ (coërciviteit) te doorbreken. /kernverlies)."

"Het is zeker mogelijk om hoogwaardige ASMC's en volledig zachte magnetische materialen te ontwikkelen, en de wetenschappelijke gemeenschap heeft al een aantal activiteiten gelanceerd die de transformatie van de vermogenselektronicavelden zullen bevorderen, vooral de halfgeleidergerelateerde apparaten van de derde generatie." P>

Deze ontwikkelingen zullen de weg vrijmaken voor efficiëntere elektronica in alles, van telefoons tot elektriciteitsnetwerken, en uiteindelijk een hoogfrequente toekomst mogelijk maken.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Materials Futures .

Meer informatie: Liliang Shao et al, Door kritieke toestanden veroorzaakte opkomst van superieure magnetische prestaties in een op ijzer gebaseerd amorf zacht magnetisch composiet, Materials Futures (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad2ae8

Geleverd door Songshan Lake Materials Laboratory