Как искусственный интеллект изменил разработку магнитных сплавов для высокомощной электроники?

Исследователи из Института материаловедения и технологий Нинбо (Китайская академия наук) совершили прорыв в создании новых магнитных материалов с использованием искусственного интеллекта. Их работа, опубликованная в журнале Advanced Functional Materials, демонстрирует значительный прогресс в разработке железосодержащих аморфных сплавов для высокочастотных электронных устройств.
Как искусственный интеллект изменил разработку магнитных сплавов для высокомощной электроники?
Изображение носит иллюстративный характер

Традиционные мягкие магнитные материалы, такие как кремнистая сталь, сталкиваются с серьезной проблемой при работе на высоких частотах в диапазоне МГц и ГГц. Они демонстрируют высокие потери в сердечнике, что приводит к снижению эффективности, чрезмерному нагреву и рискам теплового разгона в высокомощных приложениях. Существующие аморфные сплавы на основе железа, хотя и обладают низкой коэрцитивной силой, имеют недостаточную намагниченность насыщения для устройств с высокой плотностью мощности.

Для решения этой проблемы ученые применили методы машинного обучения для прогнозирования и оптимизации намагниченности насыщения. Среди использованных алгоритмов наилучшие результаты показал XGBoost с коэффициентом детерминации R² более 0,85 и среднеквадратичной ошибкой менее 0,12 Тесла.

В ходе исследования были выявлены критические факторы, влияющие на магнитные свойства сплавов. Содержание железа должно превышать 75 атомных процентов, энтальпия смешения должна находиться в диапазоне от -18,7 до -14 кДж/моль, а разница электроотрицательности должна быть ниже 0,07.

Для улучшения свойств материала исследователи ввели в состав кобальт, чтобы использовать эффект обменного взаимодействия Fe-Co. Это привело к созданию новых серий сплавов: Fe-Co-Ni-Si-B и Fe-Co-Ni-B-P-C.

Разработанные материалы демонстрируют впечатляющие характеристики. Намагниченность насыщения (Bs) достигает 1,85 Тесла, с некоторыми образцами, показывающими значения до 1,92 Тесла. При этом коэрцитивная сила (Hc) составляет всего 1,2 А/м, что значительно превосходит свойства традиционной кремнистой стали.

Новые аморфные сплавы на основе железа имеют широкий спектр применений в высокочастотной, высокомощной электронике. Они могут использоваться в оборудовании для 5G-коммуникаций и электромобилях. Благодаря своим свойствам, эти материалы позволяют создавать более компактные и легкие магнитные компоненты, что критически важно для технологий следующего поколения, требующих высокой плотности мощности и минимальных тепловых потерь.

Использование искусственного интеллекта для разработки новых материалов демонстрирует эффективность этого подхода и открывает новые возможности в материаловедении. Сочетание машинного обучения с традиционными методами исследования позволяет значительно ускорить процесс создания материалов с заданными свойствами и решать сложные технологические задачи современной электроники.


Новое на сайте

19857Острова как политический побег: от Атлантиды до плавучих государств Питера Тиля 19856Яйца, которые спасли предков млекопитающих от худшего апокалипсиса на Земле? 19855Могут ли омары чувствовать боль, и почему учёные требуют запретить варить их живыми? 19854Премия в $3 млн за первое CRISPR-лечение серповидноклеточной анемии 19853Почему сотрудники игнорируют корпоративное обучение и как это исправить 19852Тинтагель: место силы Артура или красивая легенда? 19851Голоса в голове сказали правду: что происходит, когда галлюцинации ставят диагноз точнее... 19850Куда исчезает информация из чёрных дыр, если они вообще исчезают? 19849Чёрная дыра лебедь Х-1 бросает джеты со скоростью света — но кто ими управляет? 19848Что увидели фотографы над замком Линдисфарн — и почему они закричали? 19847Почему антисептики в больницах могут создавать устойчивых к ним микробов? 19846Правда ли, что курица может жить без головы? 19845Как Оскар Уайльд использовал причёску как оружие против викторианской морали? 19844Назальный спрей против всех вирусов: как далеко зашла наука 19843«Я ещё не осознал, что мы только что сделали»: первая пресс-конференция экипажа Artemis II
Ссылка