Imaginez de minuscules aimants alimentant notre monde, allumant et éteignant silencieusement l’énergie des téléphones, des voitures et même des réseaux électriques. Ces héros méconnus sont appelés matériaux magnétiques doux. Cependant, à mesure que les appareils deviennent plus rapides et plus efficaces, les matériaux traditionnels ont du mal à gérer les hautes fréquences nécessaires aux appareils modernes. Entrez les ASMC, les nouveaux enfants du quartier.
Ce sont des composites magnétiques doux (ASMC) amorphes avec un certain potentiel caché. Ils sont comme des poudres métalliques enveloppées dans un revêtement spécial rempli de minuscules entrefers et interfaces. Cela leur confère des super pouvoirs tels qu’une faible perte de puissance et des conceptions flexibles, ce qui les rend extrêmement efficaces dans la gestion des hautes fréquences.
Mais il y a un hic : leurs magnétisations ne sont pas aussi élevées que celles des matériaux traditionnels. Les scientifiques ont donc pour mission de trouver l’équilibre parfait entre force magnétique et douceur. C’est un casse-tête à résoudre pour l’avenir de nos gadgets.
Bien que les ASMC soient rapides, ils ne sont pas très puissants magnétiquement. C’est comme avoir une voiture de course avec un moteur faible, rapide mais pas assez puissant.
Pour résoudre ce problème, un groupe de scientifiques chinois du laboratoire des matériaux du lac Songshan utilise une astuce intéressante appelée « approche de l’état critique ». Imaginez appliquer un champ magnétique rotatif à ces matériaux, comme un potier façonnant de l’argile. Cela les aide à cristalliser un peu, créant ainsi de minuscules régions magnétiques super efficaces en leur sein.
Le résultat est un matériau à la fois magnétique, solide et efficace. Cet ASMC « à état critique » possède des fonctionnalités telles que :
Cette découverte n’est qu’un début. Les scientifiques travaillent sur de nouvelles améliorations en utilisant différents revêtements et techniques de mise en forme pour les ASMC, ainsi qu’en explorant de nouveaux matériaux.
Le professeur Haibo Ke a déclaré : « Une telle stratégie de construction d’un alliage amorphe à l’état critique peut nous permettre de développer de nouveaux ASMC et de promouvoir le développement de l’électronique moderne, en particulier dans les domaines des hautes fréquences. La synergie d’une perméabilité élevée, d’une faible perte de noyau, d’une magnétisation élevée et d’une fréquence d’application élevée peut être obtenue grâce à l’optimisation des processus, comme l’utilisation de nouvelles couches de revêtement (magnétiques et isolées) et de nouvelles techniques de compactage.
« D’autre part, le développement de nouvelles compositions de poudre et la modification de la microstructure intrinsèque, comme la stratégie de modulation d’ordre et l’ingénierie des nanocomposites, nous permettent de rompre le compromis entre la « force magnétique » (magnétisation par saturation) et la « plasticité magnétique » (coercivité). /perte de noyau). »
« Il est certainement possible de développer des ASMC hautes performances et des matériaux magnétiques entièrement doux, et la communauté scientifique a déjà lancé certaines activités qui favoriseront la transformation des domaines de l’électronique de puissance, en particulier les dispositifs liés aux semi-conducteurs de troisième génération. »
Ces progrès ouvriront la voie à une électronique plus efficace dans tous les domaines, des téléphones aux réseaux électriques, alimentant à terme un avenir à haute fréquence.
Les conclusions sont publié dans la revue Matériaux à terme.
Plus d’information:
Liliang Shao et al, Émergence induite par un état critique de performances magnétiques supérieures dans un composite magnétique doux amorphe à base de fer, Matériaux à terme (2024). DOI : 10.1088/2752-5724/ad2ae8
Fourni par le laboratoire de matériaux du lac Songshan