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用于微型电感器核心的可打印纳米复合材料,含超顺磁磁锰(III)氧化物颗粒

介观与纳米尺度物理 2026-03-02 v1 应用物理

摘要

我们在此报告了可打印可铸的磁性纳米复合材料,其中包含 11±3 nm 超顺磁磁锰(III)氧化物 (γ-Fe2_2O3)颗粒,掺杂于绝缘聚乙烯醇聚合物基质中。纳米复合材料特征为体积分数为10_3) 颗粒,掺杂于绝缘聚乙烯醇聚合物基质中。纳米复合材料特征为体积分数为 10%~45% 的颗粒均匀分散,由小角中子散射确认。磁体积介数可达 17,且在低频下几乎无滞回,直交交流响应保持恒定至高 kHz 范围。测得的 100~900 kHz 滞回曲线显示,在最高达 110 mT 诱导 B 场下,功率损耗随 B 场平方和频率的 1~1.3 次方成比例。纳米复合材料中唯一的损耗机制为在 >100 kHz 时的滞回损耗,此时 11±3 nm 粒径分布中最大颗粒从超顺磁态过渡到阻塞态。为缓解该滞回损耗(可达 10^2 10~10^5kW/m kW/m^3$),可采用更窄的粒径分布。所呈现的材料无涡流损耗,且易于集成到微制造工艺中,我们通过制造基于 3 线印刷电路板的电感器并使用铸/手动打印的纳米复合材料电感器核心演示了其可集成性, induction 最高达 100 MHz。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.23522,
  title  = {Printable Nanocomposites with Superparamagnetic Maghemite ($\gamma$-Fe$_2$O$_3$) Particles for Microinductor-core Applications},
  author = {Mathias Zambach and Miriam Varón and Thomas Veile and Bima N. Sanusi and Matti Knaapila and Anders M. Jørgensen and László Almásy and Christer Johansson and Ziwei Ouyang and M. Beleggia and Cathrine Frandsen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23522},
  year   = {2026}
}

备注

12 (15) pages, 11 (12) Figures, 4 (5) tables in main document (including supplementary information)