Pérdida de núcleo ultra baja en cintas magnéticas blandas enriquecidas con Fe habilitadas por la nanoestructura y la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Ingeniería eléctrica

Sus antecedentes:

• La electrónica de potencia de próxima generación requiere materiales con respuesta rápida a altas frecuencias (decenas de kHz) y pérdidas mínimas de núcleo.
• La escasez de imanes blandos de baja pérdida de núcleo dificulta los avances en la energía sostenible y la huella de carbono cero.
• Los materiales magnéticos blandos son cruciales para la conversión eficiente de energía y la miniaturización en dispositivos electrónicos de potencia.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar materiales magnéticos blandos avanzados con pérdidas de núcleo significativamente reducidas para la electrónica de potencia de alta frecuencia.
• Mejorar el rendimiento de las cintas amorfas enriquecidas con Fe mediante la ingeniería de nanoestructuras y el control de la estructura del dominio.
• Permitir el uso sostenible de la energía y contribuir a lograr una huella de carbono cero.

Principales métodos:

• Integración de la ingeniería de nanoestructuras con el control de la estructura del dominio magnético de alta frecuencia.
• Fabricación de cintas amorfas enriquecidas con Fe con una anisotropía magnética perpendicular optimizada.
• Caracterización de las pérdidas del núcleo y las estructuras del dominio magnético a altas frecuencias (10 kHz, 1 T).

Principales resultados:

• Se logró una reducción del 55% en la pérdida de núcleo, alcanzando un valor ultrabajo de ~75 ± 1,3 W/kg a 10 kHz, 1 T.
• Anisotropía magnética perpendicular optimizada inducida por la magnetostricción positiva y el esfuerzo de compresión de la nanocristalización parcial.
• Formación de dominios magnéticos estrechos en forma de franjas (~ 4,8 ± 0,6 μm de ancho) que conducen a una pérdida excesiva mínima.

Conclusiones:

• El material magnético blando desarrollado representa un avance fundamental en el diseño de imanes blandos.
• Este avance facilita el desarrollo de electrónica de potencia miniaturizada y de bajo consumo energético.
• Los resultados apoyan el avance de las tecnologías de energía sostenible y el objetivo de cero huellas de carbono.