[科普中国]-纳米晶软磁合金

纳米晶软磁合金是指在非晶合金的基础上通过热处理获得的纳米晶结构的软磁合金，具有更加优异的软磁性能。因此非晶合金材料的制造过程和使用过程都将是节能的，新世纪重点发展的绿色节能产品。

电力电子系统应用在电力电子领域，随着高频逆变技术的成熟，传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。硅钢高频损耗太大，已不能满足使用要求；铁氧体虽然高频损耗较低，但在大功率条件下仍然存在很多问题，一是饱和磁感低，无法减小变压器的体积；二是居里温度低，热稳定性差；三是制作大尺寸铁芯成品率低，成本高。采用功率铁氧体的单个变压器的转换功率不超过20kW。纳米晶软磁合金同时具有高饱和磁感和很低的高频损耗，且热稳定性好，是大功率开关电源用软磁材料的最佳选择。采用纳米晶铁芯的变压器的转换功率可达500kW，体积比功率铁氧体变压器减少50﹪以上。在逆变焊机电源中纳米晶合金已经获得广泛应用，在通讯、电动交通工具、电解电镀等领域的开关电源中的应用也正在积极开发之中。目前国内普通纳米晶带材约6%用于逆变焊机领域。1

高频电子信息领域应用纳米晶薄带主要用于高频电子信息领域，应用重点是作为开关电源、电磁干扰（EMI）滤波器中的各类高品质铁芯材料。与传统的铁芯（如铁氧体铁芯）相比，纳米晶铁芯磁感高、损耗小、性能稳定，已经成为优选产品。

新能源领域应用纳米晶薄带未来主要应用方向是新能源（太阳能、风能）、电动汽车等新兴产业涌现的新应用领域。在新兴应用领域里，纳米晶薄带主要用作太阳能光伏逆变器、电动汽车车载充电机的共模电感及高频变压器铁芯材料，市场增量巨大。在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展并在日后的发展中获取优势地位。太阳能光伏发电作为一种清洁可再生的新能源产业，受到世界各国的普遍关注和重视。许多国家政府都在加大对该产业的政策支持力度，将太阳能光伏等新能源产业作为引领经济发展的重要举措。并网光伏逆变器是光伏系统的核心功率调节器件，以实现光伏发电接入电网、负载。并网光伏逆变器构造内的主要电磁元件有输出滤波电感、共模电感及隔离变压器。其中，输出滤波电感的主要作用是将PWM调制波转换为失真很小的正弦波，从而实现向电网或负载馈入干净的正弦波的作用。采用纳米晶薄带制成的共模电感及高频变压器铁芯，具有体积小、重量轻、节能等特点。

此外，随着智能电网的全面铺开，智能电表将逐步替换传统的机械式电表。精密电流互感器是智能电表中的关键元件，随着智能电网的建设，纳米晶剪切带也将迎来新的增长需求。

发展现状自美国率先开发出实用的非晶合金带材以来，由于高效的制备工艺和优异的材料性能，非晶合金正在逐步取代硅钢、玻莫合金和铁氧体等传统软磁材料，在电力、电子、通讯等领域获得越来越多的应用。十年来，传统软磁材料已经难以满足电子和通讯技术向高频化、小型轻量化方向发展的要求，而高质量非晶和纳米晶合金薄带与其相比具有突出的优势，因此，其成为了重要的基础功能材料，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间与高技术领域的关键材料。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学