Исследователи из Нинбоского института технологии материалов и инженерии Китайской академии наук применили искусственный интеллект для разработки аморфных сплавов на основе железа с высокой намагниченностью насыщения (Bs) низкой коэрцитивной силой (Hc). Эти материалы могут повысить энергоэффективность и производительность высокочастотных устройств, таких как системы связи 5G и электромобили. Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Традиционные магнитные материалы, например кремниевая сталь, теряют эффективность на высоких частотах из-за значительных потерь в сердечнике, что приводит к перегреву. Аморфные сплавы на основе железа, обладая низкой коэрцитивностью и минимальными потерями, ранее ограничивались низкой намагниченностью насыщения.
Используя машинное обучение, исследователи оптимизировали состав сплавов. Алгоритм XGBoost показал высокую точность прогнозирования (R² > 0,85). Ключевыми факторами стали содержание железа (>75 ат. %), энтальпия смешивания (-18,7 до -14 кДж/моль) и разница электроотрицательностей (<0,07).
Введя кобальт для усиления эффекта обменного соединения Fe-Co, команда разработала сплавы, такие как Fe-Co-Ni-Si-B и Fe-Co-Ni-B-P-C. После отжига в магнитном поле эти материалы достигли Bs > 1,85 Тл (до 1,92 Тл) и Hc всего 1,2 А/м, превосходя характеристики кремнистой стали.
Новые сплавы открывают перспективы для создания компактных и легких магнитных компонентов, способствуя развитию технологий с высокой плотностью мощности и минимальными тепловыми потерями.
Аморфные сплавы на основе железа с высокой намагниченностью насыщения, разработанные с помощью искусственного интеллекта. Изображение: NIMTE.
Дополнительная информация: Shiyu Yang et al, Designing Fe‐Based Amorphous Alloys With both Ultra‐High Magnetization and Ultra‐Low Coercivity Through Artificial Intelligence, Advanced Functional Materials (2025). DOI: 10.1002/adfm.202425588
Источник: AI helps design Fe-based amorphous alloys for efficient high-power electronics