随着新能源与电力电子器件不断向高频化方向发展，对软磁复合材料的磁导率稳定性、直流偏置性能与高频损耗控制提出了更高要求。Fe基非晶/纳米晶软磁复合材料（SMCs）优势显著，但片状Fe基非晶/纳米晶磁粉在制备过程中，普遍存在绝缘包覆不够均匀、高温退火后绝缘完整性下降等问题，使得颗粒间涡流难以得到有效抑制，进而影响材料在高频条件下的服役性能。

近日，清华大学深圳国际研究生院、深圳顺络电子股份有限公司与华南理工大学联合团队围绕片状FeSiBCuNb纳米晶磁粉的绝缘包覆与结构调控开展研究。作者提出磷酸钝化耦合TiO₂沉积复合策略，在FeSiBCuNb片状磁粉表面成功制备致密均匀的绝缘层，并通过后续晶化退火，同步诱导磁粉基体与包覆层之间发生元素互扩散，原位生成SiO₂与Nb₂O₅过渡层，最终形成TiO₂/磷酸盐/(SiO₂, Nb₂O₅)异质多层绝缘结构，实现纳米晶软磁复合材料界面绝缘特性与电磁性能协同提升。

相关工作以“Boosting Electromagnetic Properties of Nanocrystalline Soft Magnetic Composites by Constructing a Heterogeneous Insulating Multilayer”发表于ACS旗下应用材料领域权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。其中，清华大学博士后周帮与华南理工大学博士周阳为共同第一作者，深圳顺络电子郭海总工、华南理工大学余红雅教授、刘仲武教授为共同通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.5c26273

测试结果显示，单纯磷酸钝化的粉末表面绝缘层分布不均，而采用磷酸钝化与TiO₂复合包覆后，粉末表面形成了更加均匀、完整的包覆层。多种表征结果共同证实，经过复合处理的磁粉表面生成了磷酸盐与TiO₂组成的连续绝缘层，显著提升了包覆均匀性与界面绝缘效果。

图1 片状软磁粉末包覆后的表面结构对比

经晶化退火后，粉末由非晶态转变为α‑Fe(Si)纳米晶相与残余非晶相共存的复合结构，同时界面元素发生定向扩散，原位形成梯度清晰、结构致密的三层非晶绝缘结构。该多层结构连续完整、界面结合力强，大幅提高了软磁复合材料的体电阻率，高效阻断颗粒间涡流通路。

图2 晶化退火后的片状软磁复合粉末界面结构

通过损耗分离分析与电磁仿真证实，该异质多层绝缘结构可有效缓解磁粉表面电流密度集中，大幅降低涡流损耗；同时均匀包覆层可平滑粉末边缘、减少压制过程内应力，使磁滞损耗与剩余损耗同步降低，从而在显著降低磁芯损耗的同时，有效提升了材料的频率稳定性与直流偏置性能。

图3 不同绝缘特性下的软磁复合材料电磁仿真结果

该工作通过化学沉积、界面元素互扩散与晶化退火的协同作用下，改善了片状磁粉表面的包覆层厚度与颗粒间绝缘性能，并系统研究了包覆工艺与退火处理对绝缘层结构演变的影响，阐明了异质多层绝缘结构对纳米晶软磁复合材料电磁性能的作用规律，为片状Fe基纳米晶软磁复合材料的绝缘设计与性能优化提供参考，对高频功率电感相关材料的开发具有一定的实用价值。