علت اصلی افزایش شدید اتلاف باقیمانده فریت‌ها در محدوده فرکانس مگاهرتز چیست - آیا این به دلیل نفوذ مرز دانه یا رزونانس اسپین الکترون است؟
چگونه می‌توان از نانوبلورسازی برای سرکوب همزمان تلفات جریان گردابی و تلفات پسماند استفاده کرد؟
2025-10-13
علت ریشه‌ای افزایش شدید تلفات باقیمانده فریت‌ها در محدوده فرکانس مگاهرتز
افزایش شدید در اتلاف باقیمانده فریت‌ها در محدوده فرکانس مگاهرتز، در درجه اول به رزونانس اسپین الکترون (ESR) و فرآیندهای آرامش مغناطیسی مرتبط با آن نسبت داده می‌شود، نه به نفوذ مرز دانه. در اینجا به تفصیل توضیح داده شده است:
- رزونانس اسپین الکترون (ESR) و رزونانس طبیعی:
- در محدوده فرکانس مگاهرتز، فریت‌ها رزونانس طبیعی از خود نشان می‌دهند، که در آن فرکانس حرکت تقدیمی اسپین‌های الکترون با فرکانس میدان مغناطیسی متناوب اعمال شده مطابقت دارد. این رزونانس منجر به جذب انرژی قابل توجهی می‌شود که به صورت افزایش شدید در تلفات باقیمانده ظاهر می‌شود.
- فرکانس رزونانس طبیعی ( ) توسط میدان ناهمسانگردی مغناطیسی-بلوری ( ) و نسبت ژیرومغناطیسی ( ) تعیین می‌شود: . در فریت‌ها، معمولاً در مرتبه‌ی ... است. – Oe، فرکانس‌های رزونانس در محدوده مگاهرتز را ایجاد می‌کند.
- در طول رزونانس، بردار مغناطش در اطراف میدان مؤثر حرکت تقدیمی انجام می‌دهد و از طریق استراحت اسپین-شبکه (گسیل فونون) انرژی خود را به شبکه از دست می‌دهد. این اتلاف انرژی عامل اصلی اتلاف باقیمانده در فرکانس‌های بالا است.
- نفوذ مرز دانه:
- نفوذ مرز دانه به حرکت اتم‌ها یا یون‌ها در امتداد مرزهای دانه در مواد پلی‌کریستال اشاره دارد. اگرچه می‌تواند بر خواص مغناطیسی تأثیر بگذارد (مثلاً با تأثیرگذاری بر پینینگ دیواره دامنه)، اما تأثیر آن بر اتلاف باقیمانده در محدوده مگاهرتز ناچیز است.
- فرآیندهای انتشار معمولاً در مقیاس‌های زمانی بسیار طولانی‌تر از دوره نوسانات مگاهرتز (میکرو ثانیه در مقابل نانو ثانیه برای انتشار اتمی) رخ می‌دهند. بنابراین، آنها سهم قابل توجهی در تلفات فرکانس بالا ندارند.
- سایر مشارکت‌ها:
- رزونانس دیواره دامنه : زمانی رخ می‌دهد که فرکانس میدان اعمال شده با فرکانس نوسان طبیعی دیواره‌های دامنه مطابقت داشته باشد. با این حال، در فریت‌های سخت (مثلاً فریت‌های شش ضلعی)، دیواره‌های دامنه به شدت پین شده‌اند و سهم آنها در اتلاف باقیمانده در مقایسه با رزونانس اسپینی ناچیز است.
- اثر مغناطیسی : کاهش آهسته‌ی مغناطیسی شدن به دلیل انتشار نقص‌ها یا یون‌ها. این فرآیند در فرکانس‌های بسیار پایین (هرتز تا کیلوهرتز) مرتبط است و افزایش تلفات در محدوده‌ی مگاهرتز را توضیح نمی‌دهد.
جلوگیری از تلفات جریان گردابی و تلفات پسماند از طریق نانوبلورسازی
نانوبلوری‌سازی یک تکنیک قدرتمند برای سرکوب همزمان تلفات جریان گردابی و تلفات پسماند در فریت‌ها است. نحوه کار آن به شرح زیر است:
- جلوگیری از تلفات جریان گردابی:
- جریان‌های گردابی در مواد رسانا هنگام قرار گرفتن در معرض میدان‌های مغناطیسی متناوب القا می‌شوند. اتلاف توان ناشی از جریان‌های گردابی ( ) با مجذور فرکانس ( ) و مجذور اندازه دانه ( ) متناسب است: .
- با کاهش اندازه دانه به مقیاس نانو (معمولاً کمتر از ۱۰۰ نانومتر)، میانگین مسیر آزاد الکترون‌های رسانش به طور چشمگیری کوتاه می‌شود. این امر مقاومت ویژه مؤثر ماده را افزایش می‌دهد و در نتیجه جریان گردابی را سرکوب می‌کند.
- مثال: در فریت‌های منگنز-روی، نانوبلوری شدن می‌تواند تلفات جریان گردابی را به میزان زیادی کاهش دهد و آنها را برای کاربردهای فرکانس بالا (مثلاً منابع تغذیه سوئیچینگ) مناسب سازد.
- جلوگیری از اتلاف باقیمانده:
- اتلاف باقیمانده در محدوده مگاهرتز تحت تأثیر تشدید اسپینی و ریلکسیشن مغناطیسی است. نانوبلوری شدن از دو طریق بر این امر تأثیر می‌گذارد:
- ناهمسانگردی مغناطیسی-بلوری کاهش‌یافته : دانه‌های نانومقیاس به دلیل جهت‌گیری تصادفی بلورها، ناهمسانگردی میانگینی از خود نشان می‌دهند. این امر مؤثر را کاهش می‌دهد، فرکانس رزونانس طبیعی ( ) را به مقادیر پایین‌تر منتقل می‌کند یا پیک رزونانس را پهن‌تر می‌کند و در نتیجه تلفات پیک را کاهش می‌دهد.
- میرایی بهبود یافته : مواد نانوکریستالی اغلب به دلیل افزایش برهمکنش بین اسپین‌ها و نقص‌های شبکه، میرایی بالاتری در حرکت تقدیمی اسپین از خود نشان می‌دهند. این امر پهنای خط رزونانس را پهن‌تر می‌کند و باعث کاهش تلفات پیک در رزونانس می‌شود.
- مثال: در فریت‌های نیکل-روی، نانوبلورسازی می‌تواند اتلاف باقیمانده را در فرکانس‌های مگاهرتز تا بیش از 50٪ کاهش دهد و در عین حال مقاومت ویژه بالایی را حفظ کند.
- اتلاف باقیمانده در محدوده مگاهرتز تحت تأثیر تشدید اسپینی و ریلکسیشن مغناطیسی است. نانوبلوری شدن از دو طریق بر این امر تأثیر می‌گذارد:
- بده‌بستان‌ها و بهینه‌سازی:
- اگرچه نانوبلوری شدن مؤثر است، اما کاهش بیش از حد اندازه دانه می‌تواند منجر به موارد زیر شود:
- افزایش اتلاف هیسترزیس : به دلیل افزایش پین شدن دیواره دامنه در مرز دانه‌ها.
- کاهش مغناطش اشباع : از اثرات سطحی یا لایه‌های مرده در مرز دانه‌ها.
- نانوکریستالیزه شدن بهینه شامل متعادل کردن اندازه دانه (معمولاً 20 تا 50 نانومتر) برای به حداقل رساندن جریان گردابی و تلفات باقیمانده در عین حفظ نرمی مغناطیسی است.
- اگرچه نانوبلوری شدن مؤثر است، اما کاهش بیش از حد اندازه دانه می‌تواند منجر به موارد زیر شود:
- پیاده‌سازی عملی:
- روش‌های سنتز : آسیاب گلوله‌ای، سل-ژل و سنتز هیدروترمال می‌توانند فریت‌های نانوبلوری تولید کنند. کوئنچ سریع از دماهای بالا نیز مؤثر است.
- دوپینگ : افزودن مقادیر کمی Co²⁺ یا La³⁺ می‌تواند با اصلاح ناهمسانگردی و میرایی، تلفات را بیشتر کاهش دهد.
- مطالعه موردی : یک فریت منگنز-روی نانوبلوری با دانه‌های 30 نانومتری:
- کاهش ۹۰ درصدی تلفات جریان گردابی در فرکانس ۱ مگاهرتز در مقایسه با نمونه‌های دانه درشت.
- کاهش ۶۰ درصدی تلفات باقیمانده در فرکانس ۱۰ مگاهرتز به دلیل سرکوب رزونانس اسپینی.
ReviewsNumber of comments: {{ page.total }}
I want to comment?
{{item.nickname ? (item.nickname.slice(0, 2) + '*****') : item.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{item.comment_time}}
Review in the {{item.country}}
Reviews
Merchant
{{replyItem.nickname ? (replyItem.nickname.slice(0, 2) + '*****') : replyItem.source === 1 ? 'mall buyer' : '--'}}
{{replyItem.parent_nickname ? (replyItem.parent_nickname.slice(0, 2) + '*****') : '--'}}
{{replyItem.is_merchant_reply === 1 ? replyItem.reply_time : replyItem.comment_time}}
Review in the {{replyItem.country}}
Reviews
No customer reviews
توصیه شده برای شما
اطلاعاتی وجود ندارد
با ما در تماس باشید
تماس: آیریس یانگ & جیانرونگ شان
تلفن: +86-18368402448
پست الکترونیکی:
iris@senzmagnet.com
آدرس: ساختمان تجارت خارجی، طبقه ششم، اتاق 610، پ. 336 Shengzhou Avenue، Shanhu Street، Shengzhou City، Shaoxing City، استان ژجیانگ، 312400
حق چاپ © 2025 Shengzhou Senz Magnet Co., Ltd. |
سايتي
|
سیاست حفظ حریم خصوصی