近日，中国矿业大学、松山湖材料实验室、中国科学院物理研究所等机构联合组成的研究团队，在非晶软磁复合材料领域取得系列重要成果。由课题组刘李晨博士作为第一作者完成的综述论文《非晶软磁复合材料研究进展》发表于《中国科学：物理学力学天文学》2025年第55卷第8期，系统梳理了该领域的最新研究进展，并对未来发展方向进行了展望。

  随着第三代半导体、新能源、新一代通信技术等领域的快速发展，电力电子器件高频化需求日益迫切，高频下的损耗问题成为制约行业发展的关键瓶颈，绿色节能已成为新材料研发的核心驱动力。非晶软磁复合材料基于传统粉末冶金技术，通过对非晶粉末进行绝缘包覆后压制成型，相比传统软磁材料具有三维磁各向同性、极低涡流损耗、中高频下磁芯损耗低、抗直流偏置能力强、综合软磁性能优异以及可加工性好等优势，适用于复杂和微型器件的制造，被视为高频电子器件的理想软磁材料。

             图1 软磁复合材料饱和磁感应强度(Bs)和损耗(Pcv@100 mT, 100 kHz)对比图

  该研究团队从非晶粉末制备、绝缘包覆与成型、热处理、微观结构与软磁性能调控以及纳米非晶磁粉芯等多个方面，全面总结了非晶软磁复合材料近年来的研究成果。在非晶磁粉制备方面，目前主要有非晶带材破碎法、机械合金化法和雾化法三种方式，其中雾化法因效率高、粉末成型性好等优点被认为是最适合规模化生产的技术；绝缘包覆作为关键工序，有机和无机包覆剂各有优劣，而磁性绝缘包覆材料的研发为解决磁稀释问题提供了新思路；成型技术中，冷压成型应用最广，热压成型和放电等离子烧结等技术则在特定场景中展现出优势。

   图2 a) 计算模拟得到不同粒径FeSiAl粉末矫顽力和磁畴结构图; b) 粒径为2.6 μm FeSiAl颗粒磁畴结构重构图;c) 洛伦兹电镜表征磁畴结构图; d) 不同包覆工艺SMCs磁导率随频率变化图; (e) 不同种类SMCs和铁氧体磁芯磁导率和频率稳定性对比图

  值得关注的是，团队在微观结构调控方面开展了深入研究，提出了序调控策略，将结构调控维度拓展到从短程有序、长程无序非晶到长程有序晶体的整个序空间，通过构建临界态非晶结构、优化界面结构和磁畴结构等方式，实现了非晶软磁复合材料性能的显著提升。例如，通过旋转磁场热处理诱导类α-Fe中程序析出，成功在FeSiBCCr非晶合金中获得了饱和磁化强度170 emu/g、有效磁导率65且稳定到20 MHz、高频损耗仅70 mW/cm³（0.01 T，1 MHz）的优异性能。

  此外，团队还对纳米非晶磁粉芯的设计进行了探索，理论上减小磁粉粒径可有效降低损耗并提高频率稳定性，化学还原法等制备的纳米非晶粉末展现出良好的应用潜力，有望将软磁复合材料的应用频率上限从MHz拓展到GHz。

  该研究得到了广东省基础与应用基础研究重大项目和国家自然科学基金等多项课题的资助。研究成果不仅为非晶软磁复合材料的进一步发展提供了理论基础和技术指导，也为第三代半导体等领域对高频、高效、大功率、小型化电子器件的需求提供了材料解决方案，具有重要的科学意义和应用价值。

  论文链接：https://doi.org/10.1360/SSPMA-2024-0414