Ssylka

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

18764Рекордный семичасовой космический взрыв не поддается объяснению существующими научными... 18763Зачем черепахам панцирь: для защиты или рытья нор, и все ли умеют в нем прятаться? 18762Почему критическая уязвимость шестилетней давности в роутерах Sierra Wireless угрожает... 18761Как подросток пережил атаку льва 6200 лет назад и почему его похоронили как опасного... 18760Почему случайные травмы превращаются в вечные рисунки на теле? 18759Почему Apple экстренно закрывает уязвимости, используемые для атак на конкретных людей? 18758Какие открытия от Марса до темной материи меняют научную картину мира? 18757Как ультрагорячая супер-Земля TOI-561 b сумела сохранить плотную атмосферу в... 18756Третий межзвездный странник 3I/ATLAS меняет цвет и проявляет аномальную активность 18754Раскопки виселицы XVI века и массовых захоронений казненных мятежников в Гренобле 18753Почему скрытая инфекция убила гигантского крокодила Кассиуса после 40 лет жизни в неволе? 18752Первая церемония Global Space Awards в Лондоне определила лидеров космической индустрии 18751Как новые фишинговые инструменты BlackForce, GhostFrame и гибридные атаки 2025 года... 18750Колоссальная «зеленая стена» Китая: полувековая битва с наступлением пустынь