望變電氣聯合鬆山湖實驗室在國際期刊發表軟磁複合材料絕緣包覆技術綜述論文
近日,重慶望變電氣(集團)股份有限公司惠澤研究院與鬆山湖材料實驗室合作,在國際權威期刊《Materials Today Communications》上發表題為《Soft magnetic composites insulating coating technology: A review》的綜述論文。該論文由望變電氣作為第一單位,譚建芬(望變電氣)與高建洲(鬆山湖實驗室)擔任共同第一作者,範剛強博士(望變電氣)與周靖博士(鬆山湖實驗室)擔任共同通訊作者。論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.113395。
【研究背景與意義】
軟磁複合材料(SMCs)憑借其優異的磁性能,在電力電子設備領域具有廣泛應用。隨著現代電子設備向高頻化、微型化和複雜環境適應性方向發展,對SMCs器件的綜合性能提出了更高要求,包括高飽和磁化強度(Bs)、高磁導率和低損耗。絕緣包覆技術作為提升SMCs高頻性能的關鍵手段,成為當前研究熱點。
【論文核心內容】
該綜述係統梳理了有機包覆、無機包覆、複合包覆及微觀結構設計四大類絕緣包覆技術的研究進展,並探討了未來發展方向,為高性能SMCs器件的開發提供了重要參考。
· 有機包覆技術
以熱固性樹脂(如環氧樹脂、矽樹脂)為核心,工藝簡單且適合規模化生產。其中,矽樹脂經高溫處理後形成氧化矽網狀結構,耐溫可達600℃,結合矽烷偶聯劑改性,可顯著提升塗層結合力。新型高溫聚合物如聚矽芳基乙炔樹脂(PSA)耐溫達700℃,使FeSiAl磁芯在50kHz/100mT條件下損耗低至186mW/cm³。環保材料如植酸(PA)和羥基乙叉二膦酸(HEDP)通過螯合金屬離子形成保護膜,可降低損耗52.96%~66.88%,同時增強耐腐蝕性。
· 無機包覆技術
具有高溫穩定性和高電阻率特性,主要包括化學包覆(磷酸/硝酸鈍化、表麵氧化)和物理包覆(溶膠-凝膠、化學氣相沉積等)。硝酸鈍化形成的雙層結構在700℃退火後損耗低至296.4mW/cm³(50kHz/100mT)。溶膠-凝膠法可精準調控SiO₂、TiO₂等塗層厚度,但傳統工藝耗時較長(部分需55小時),而新型“一鍋法”可將時間縮短至1小時,為工業化生產提供可能。
· 複合包覆技術
通過有機-無機或無機-無機材料的協同效應,實現性能優化。例如,Fe@Fe₃O₄@矽樹脂雙層結構使渦流損耗從362.41W/kg降至8.6W/kg(1T/400Hz);FeSiAl@磷酸@矽酸鈉@矽樹脂三層塗層在100kHz/50mT下損耗低至133.98mW/cm³,兼具熱穩定性與成型性。
· 微觀結構設計技術
該技術正推動SMCs從“經驗優化”邁向“原子定製”。界麵工程通過原位反應構建異質界麵,提升機械強度和高頻特性;原子層沉積(PALD)技術可精確控製納米級絕緣層(如5.41nm Al₂O₃塗層),使SMCs電阻率提升3.9×10⁹,顯著抑製渦流損耗。
盡管絕緣包覆技術已取得顯著進展,但仍麵臨新型耐熱材料開發、環保工藝優化及複合塗層製備簡化等挑戰。作為國內領先的電氣材料與設備製造商,重慶望變電氣(集團)股份有限公司將持續致力於高性能磁性材料的研發與應用,通過建立"材料-工藝-性能"多(duo)因(yin)素(su)決(jue)策(ce)框(kuang)架(jia),推(tui)動(dong)微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)的(de)產(chan)業(ye)化(hua)進(jin)程(cheng)。此(ci)次(ci)與(yu)鬆(song)山(shan)湖(hu)材(cai)料(liao)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)合(he)作(zuo)成(cheng)果(guo),不(bu)僅(jin)彰(zhang)顯(xian)了(le)望(wang)變(bian)電(dian)氣(qi)在(zai)軟(ruan)磁(ci)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)的(de)技(ji)術(shu)實(shi)力(li),更(geng)為(wei)SMCs器件在高頻、高溫及複雜環境下的性能突破提供了新的技術路徑,展現了企業在推動行業創新發展中的使命擔當。