日本國立材料研究所（NIMS）與東北大學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所共同宣布，在鐵系軟磁性非晶帶材中引入全新的“納米組織-磁區(qū)構(gòu)造”控制技術(shù)，成功將電力損耗較現(xiàn)有水平降低50%以上；在AI數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車所需的數(shù)十千赫茲實(shí)現(xiàn)了超低損耗，為設(shè)備節(jié)能與碳中和提供新方案。

隨著面向人工智能的數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車等電力應(yīng)用迅速擴(kuò)大，如何高效利用電力成為緊迫課題。功率電子技術(shù)的關(guān)鍵——變壓器、電感器所采用的軟磁材料，其性能直接決定轉(zhuǎn)換效率。軟磁材料雖具備優(yōu)異的磁化響應(yīng)，可抑制電力損耗，但伴隨功率電子的高頻化，材料自身的能量損耗日益加劇，亟需突破。

NIMS聯(lián)合團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一瓶頸，開發(fā)了可在數(shù)十千赫茲發(fā)揮超低損耗的“納米結(jié)構(gòu)-磁區(qū)協(xié)同工程”技術(shù)。該技術(shù)以廉價(jià)元素制備Fe含量>84at.%的非晶合金Fe₈₄.₈Si₀.₅B₉.₄P₃.₄Cu₀.₈C₁.₁（at.%），通過短時(shí)近結(jié)晶溫度退火，在殘余非晶基體中可控析出α-Fe納米晶。晶化誘發(fā)的壓應(yīng)力與正磁致伸縮耦合，產(chǎn)生弱垂直磁各向異性，形成寬約4.8μm的條紋磁疇，顯著抑制疇壁運(yùn)動(dòng)，從而將高頻附加損耗（Pa）降至*低。與此同時(shí)，納米晶尺寸處于交換耦合長(zhǎng)度內(nèi)，磁滯損耗（Ph）與矯頑力（Hc）同步下降；薄帶結(jié)構(gòu)本身限制渦流路徑，渦流損耗（Pe）亦被天然削弱。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在10kHz、1T條件下，材料總鐵損約75W/kg，比傳統(tǒng)非晶帶材降低55%，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度保持1.6T。三階段結(jié)構(gòu)演化——鑄態(tài)寬疇高損、部分晶化條紋疇低損、高度晶化細(xì)疇高磁感——為不同應(yīng)用提供可調(diào)性能：部分晶化態(tài)適用于高頻變壓器、EMI濾波器；高度晶化態(tài)適用于脈沖功率、配電變壓器。

該項(xiàng)技術(shù)通過納米結(jié)構(gòu)工程引入PMA并構(gòu)建條紋疇，在10kHz、1T下實(shí)現(xiàn)PT≈75W/kg，比傳統(tǒng)非晶降低55%，創(chuàng)下新高。綜合經(jīng)典損耗模型與磁化過程分解分析證實(shí)，高頻下Pa為主導(dǎo)損耗，且磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制由疇壁位移向旋轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)變。該技術(shù)不僅推動(dòng)了軟磁材料設(shè)計(jì)的前沿，也為現(xiàn)代高頻高效功率電子設(shè)立了新標(biāo)桿，并具備向各類Fe基非晶體系推廣的廣闊前景。

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