Imagine pequenos ímãs alimentando nosso mundo, ligando e desligando silenciosamente a energia em telefones, carros e até mesmo em redes elétricas. Esses heróis desconhecidos são chamados de materiais magnéticos macios. No entanto, à medida que os dispositivos se tornam mais rápidos e eficientes, os materiais tradicionais lutam para lidar com as altas frequências exigidas pelos dispositivos modernos. Entra em cena os ASMCs, os novos garotos do bairro.



Estes são compósitos magnéticos moles amorfos (ASMCs) com algum potencial oculto. Eles são como pós metálicos envoltos em um revestimento especial repleto de pequenas lacunas de ar e interfaces. Isso lhes dá superpoderes como baixa perda de potência e designs flexíveis, tornando-os supereficientes no manuseio de altas frequências.

Mas há um problema:suas magnetizações não são tão altas quanto as dos materiais tradicionais. Assim, os cientistas têm a missão de encontrar o equilíbrio perfeito entre força magnética e suavidade. É um quebra-cabeça que vale a pena resolver para o futuro dos nossos gadgets.

Embora os ASMCs sejam rápidos, eles não são muito fortes magneticamente. É como ter um carro de corrida com motor fraco – rápido, mas não potente o suficiente.

Para resolver esse problema, um grupo de cientistas chineses do Laboratório de Materiais do Lago Songshan está usando um truque interessante chamado abordagem de “estado crítico”. Imagine aplicar um campo magnético rotativo a esses materiais, como um oleiro moldando argila. Isso os ajuda a cristalizar um pouco, criando regiões magnéticas minúsculas e supereficientes dentro deles.

O resultado é um material magnético, forte e eficiente. Este ASMC de “estado crítico” possui recursos como:

• Alta força magnética:como um motor potente
• Baixa perda de energia:como um carro com baixo consumo de combustível
• Funciona em altas frequências:acompanha as tecnologias mais recentes

Esta descoberta é apenas o começo. Os cientistas estão trabalhando em melhorias adicionais usando diferentes revestimentos e técnicas de modelagem para ASMCs, bem como explorando novos materiais.

O professor Haibo Ke disse:"Tal estratégia para construir uma liga amorfa de estado crítico pode nos permitir desenvolver novos ASMCs e promover o desenvolvimento da eletrônica moderna, especialmente em campos de alta frequência. No futuro, por um lado, o sinergismo de alta permeabilidade, baixa perda de núcleo, alta magnetização e alta frequência de aplicação pode ser alcançado através da otimização do processo, como o uso de novas camadas de revestimento (magnéticas e isoladas) e novas técnicas de compactação."

"Por outro lado, o desenvolvimento de novas composições em pó e a modificação da microestrutura intrínseca, como a estratégia de modulação de ordem e a engenharia de nanocompósitos, permitem-nos quebrar o compromisso entre 'força magnética' (magnetização de saturação) e 'plasticidade magnética' (coercividade /perda de núcleo)."

“É certamente possível desenvolver ASMCs de alto desempenho e materiais magnéticos inteiramente macios, e a comunidade científica já lançou algumas atividades que irão promover a transformação dos campos da eletrônica de potência, especialmente os dispositivos relacionados a semicondutores de terceira geração.”

Esses avanços abrirão caminho para eletrônicos mais eficientes em tudo, desde telefones até redes elétricas, alimentando, em última análise, um futuro de alta frequência.

As descobertas foram publicadas na revista Materials Futures .

Mais informações: Liliang Shao et al, Emergência induzida pelo estado crítico de desempenhos magnéticos superiores em um compósito magnético macio amorfo à base de ferro, Materials Futures (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad2ae8
Fornecido pelo Laboratório de Materiais do Lago Songshan