日本NIMS发布“纳米条纹”软磁材料，助力AI与电动车节能

日本国立材料研究所（NIMS）与东北大学、产业技术综合研究所共同宣布，在铁系软磁性非晶带材中引入全新的“纳米组织-磁区构造”控制技术，成功将电力损耗较现有水平降低50%以上；在AI数据中心、电动汽车所需的数十千赫兹实现了超低损耗，为设备节能与碳中和提供新方案。

随着面向人工智能的数据中心、电动汽车等电力应用迅速扩大，如何高效利用电力成为紧迫课题。功率电子技术的关键——变压器、电感器所采用的软磁材料，其性能直接决定转换效率。软磁材料虽具备优异的磁化响应，可抑制电力损耗，但伴随功率电子的高频化，材料自身的能量损耗日益加剧，亟需突破。

NIMS联合团队针对这一瓶颈，开发了可在数十千赫兹发挥超低损耗的“纳米结构-磁区协同工程”技术。该技术以廉价元素制备Fe含量>84at.%的非晶合金Fe₈₄.₈Si₀.₅B₉.₄P₃.₄Cu₀.₈C₁.₁（at.%），通过短时近结晶温度退火，在残余非晶基体中可控析出α-Fe纳米晶。晶化诱发的压应力与正磁致伸缩耦合，产生弱垂直磁各向异性，形成宽约4.8μm的条纹磁畴，显著抑制畴壁运动，从而将高频附加损耗（Pa）降至*低。与此同时，纳米晶尺寸处于交换耦合长度内，磁滞损耗（Ph）与矫顽力（Hc）同步下降；薄带结构本身限制涡流路径，涡流损耗（Pe）亦被天然削弱。

实验结果显示，在10kHz、1T条件下，材料总铁损约75W/kg，比传统非晶带材降低55%，饱和磁感应强度保持1.6T。三阶段结构演化——铸态宽畴高损、部分晶化条纹畴低损、高度晶化细畴高磁感——为不同应用提供可调性能：部分晶化态适用于高频变压器、EMI滤波器；高度晶化态适用于脉冲功率、配电变压器。

该项技术通过纳米结构工程引入PMA并构建条纹畴，在10kHz、1T下实现PT≈75W/kg，比传统非晶降低55%，创下新高。综合经典损耗模型与磁化过程分解分析证实，高频下Pa为主导损耗，且磁化反转机制由畴壁位移向旋转型转变。该技术不仅推动了软磁材料设计的前沿，也为现代高频高效功率电子设立了新标杆，并具备向各类Fe基非晶体系推广的广阔前景。