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在電子工業(yè)領(lǐng)域，軟磁材料作為關(guān)鍵的基礎(chǔ)功能材料，深度嵌入電力、電子、通信等諸多核心環(huán)節(jié)，是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的幕后功臣，下面，就讓我們回溯時(shí)光，探尋軟磁材料的發(fā)展之路。
一、金屬軟磁材料：早期奠基與發(fā)展
軟磁材料的發(fā)展發(fā)軔于金屬軟磁材料，其演進(jìn)歷史已逾百年。
1921年，美國西方電氣公司實(shí)現(xiàn)重大突破，將電解鐵粉壓制為磁粉芯，并成功應(yīng)用于電話線路加感線圈。
1925年，德國巴斯夫(BASF)公司發(fā)明了羰基鐵粉，如今該材料已與一體成型電感技術(shù)緊密融合，為后續(xù)進(jìn)階筑牢了根基。
1935年，日本東北大學(xué)金屬材料研究所地山本等人開發(fā)出了鐵硅鋁合金Sendust，進(jìn)一步擴(kuò)充了金屬軟磁材料的 “家族成員”。
1940年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了鐵鎳鉬合金MPP，也稱超坡莫合金，憑借低損耗特性，雖成本不菲，但在航空等高端領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，發(fā)揮關(guān)鍵作用。
隨后，1949年美國Magnetics公司(美磁)創(chuàng)立，1951年，美國Micromrtals公司接踵而至，眾多企業(yè)紛紛投身其中，推動(dòng)金屬軟磁材料行業(yè)逐步走向規(guī)模化。
20世紀(jì)60年代，基于國防需求，中國開啟金屬磁粉芯的研制征程，為全球金屬軟磁材料研發(fā)注入新動(dòng)能。
踏入 20 世紀(jì) 80 年代，金屬磁粉芯迎來產(chǎn)業(yè)化曙光。它廣泛滲透于功率因數(shù)校正電感、輸出濾波電感、諧振電感、EMI 電感以及反激變換器主變壓器磁心等關(guān)鍵部位，成為保障電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的中流砥柱。
二、軟磁材料的變革：從金屬磁粉芯到鐵氧體再到非晶納米晶
復(fù)盤往昔，在鐵氧體尚未嶄露頭角之際，金屬軟磁材料在電力、電子、通信領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。磁粉芯內(nèi)部獨(dú)具特色的分布?xì)庀督Y(jié)構(gòu)，使其在磁化時(shí)具備強(qiáng)大的能量蓄積能力。它雖磁導(dǎo)率相對(duì)不高，卻憑借出色的線性度、高飽和磁通密度以及寬廣的工作頻率范圍嶄露頭角，電力工業(yè)中的變壓器、電機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備至今仍大量倚重鐵硅合金等金屬軟磁材料。
然而，金屬軟磁材料低電阻率的 “先天不足”，引發(fā)趨膚效應(yīng)與渦流損耗，極大限制了其在高頻段的拓展空間。
時(shí)針撥回至1935年，鐵氧體軟磁材料最早由荷蘭菲利普實(shí)驗(yàn)室Snock研制成功。
20 世紀(jì) 40 年代，軟磁鐵氧體從實(shí)驗(yàn)室成功邁向工業(yè)生產(chǎn)，金屬軟磁材料慢慢退出應(yīng)用市場(chǎng)，僅局限于某些特殊的應(yīng)用。
此后在20世紀(jì)50-90年代，鐵氧體大放光芒，主導(dǎo)軟磁行業(yè)走向。彼時(shí)，依據(jù)不同應(yīng)用訴求，軟磁材料以追求高磁導(dǎo)率與低損耗為導(dǎo)向，鑒于矯頑力與晶粒尺寸的反比關(guān)系，研發(fā)聚焦于構(gòu)建均勻顯微結(jié)構(gòu)、增大晶粒尺寸。
轉(zhuǎn)折發(fā)生在 1970 年，F(xiàn)e-Ni-B非晶態(tài)合金研制成功，1988年Fe-Ni-B-Nb-Cu納米微軟磁材料問世，均發(fā)現(xiàn)了非常優(yōu)異的軟磁特性。人們發(fā)現(xiàn)，在一定尺寸范圍內(nèi)，矯頑力與晶粒尺寸的六次方成正比，促使軟磁材料研發(fā)改弦更張 —— 全力邁向晶粒尺寸納米化新征程。
進(jìn)入90年代，非晶與納米晶金屬軟磁材料逐步成為鐵氧體軟磁材料新的競(jìng)爭對(duì)手，盡管在性價(jià)比層面暫處下風(fēng)，市場(chǎng)份額難以對(duì)鐵氧體形成顛覆性沖擊，但在高技術(shù)前沿領(lǐng)域中它大顯身手。
三、結(jié)語
邁入 21 世紀(jì)，新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、AI人工智能、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、人形機(jī)器人等新興產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，宛如一股澎湃動(dòng)力，為軟磁材料拓展出前所未有的廣闊天地。
隨著材料科學(xué)的持續(xù)深耕，我們有理由相信，軟磁材料將不斷突破性能瓶頸，通過多元復(fù)合、微觀結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控等創(chuàng)新手段，實(shí)現(xiàn)更高磁導(dǎo)率、更低損耗以及更卓越的頻率適應(yīng)性。屆時(shí)，軟磁材料不僅將進(jìn)一步賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代，更將為新興技術(shù)的騰飛插上有力翅膀，續(xù)寫電子工業(yè)領(lǐng)域的傳奇篇章，持續(xù)推動(dòng)人類社會(huì)邁向更加智能化、高效化的未來。
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