軟磁纖維（SMFs）在電子設(shè)備內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，傳統(tǒng)的SMFs塑性較差，難以承受長(zhǎng)期的拉伸、扭轉(zhuǎn)和剪切變形。

增加晶界的比例可以改善傳統(tǒng)SMFs的塑性變形能力，但會(huì)降低矯頑力，嚴(yán)重限制了它們?cè)谌嵝噪娮雍投喙δ芙M件中的應(yīng)用。

2024年12月4日，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)楊衛(wèi)明教授、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所黎嘉威研究員在國(guó)際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《A one-step fabrication of soft-magnetic high entropy alloy fiber with excellent strength and flexibility》的研究論文，Yan Ma、寇宗德為論文共同第一作者，楊衛(wèi)明教授、黎嘉威研究員為論文共同通訊作者。

楊衛(wèi)明，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木工程學(xué)院教授。2009年、2011年、2014年本碩博畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，博士畢業(yè)后留校任教，2016年直接破格晉升為副教授，2021年晉升為教授。

楊衛(wèi)明教授主要開(kāi)展深部地下空間開(kāi)發(fā)關(guān)鍵材料、應(yīng)力場(chǎng)磁各向異性檢測(cè)、3D打印鐵基非晶器件殘余應(yīng)力調(diào)控與裂紋抑制等方面的研究工作，以第一作者或通訊作者在Mater. Futures、Add. Manuf.、J. Mater. Sci. Tech.等期刊發(fā)表SCI論文100余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10余項(xiàng)。

黎嘉威，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員。2008年本科畢業(yè)于中南大學(xué)，2013年博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院大學(xué)。同年加入中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所。

黎嘉威研究員的主要研究方向?yàn)榉蔷Ъ{米晶軟磁材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其對(duì)高頻特性的影響研究，包括表面改性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高頻軟磁性能與電磁屏蔽、非晶絲制備與傳感器技術(shù)等。在Mater. Futures、ACS Appl. Mater. Inter.、J. Mater. Sci. Technol.等期刊發(fā)表SCI論文60余篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)。

在本文中，作者提出了一種解決這種困境的策略，即通過(guò)簡(jiǎn)單的一步旋轉(zhuǎn)水紡絲方法粗化含有具有小晶格失配的有序共格納米沉淀物的Fe₃₄Co₂₉Ni₂₉Al₃Ta₃Si₂高熵合金（HEA）纖維的晶粒來(lái)實(shí)現(xiàn)，這可以減少疇壁釘扎并提高位錯(cuò)遷移率。

所得微米直徑軟磁HEA纖維在23%伸長(zhǎng)率下的拉伸強(qiáng)度為674 MPa，低矯頑力為8.1 Oe，在10 kOe下的中等磁化強(qiáng)度為116 emu/g，居里溫度高達(dá)770? K。

圖1：軟磁高熵合金（HEA）纖維的制備、形貌和性能

圖2：HEA纖維的微觀結(jié)構(gòu)演變

圖3：HEA纖維的三維原子探針斷層掃描（3D-APT）圖

圖4：HEA纖維的磁疇結(jié)構(gòu)和低矯頑力機(jī)制

圖5：軟磁HEA纖維的變形結(jié)構(gòu)

綜上，作者通過(guò)一種簡(jiǎn)單的一步旋轉(zhuǎn)水紡絲法制備了含有有序共格納米沉淀物的Fe₃₄Co₂₉Ni₂₉Al₃Ta₃Si₂高熵合金（HEA）纖維，該纖維展現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性能和機(jī)械強(qiáng)度，突破了傳統(tǒng)軟磁纖維塑性不足的限制。

研究人員制備出具有低矯頑力（8.1 Oe）、高拉伸強(qiáng)度（674 MPa）、高延伸率（23%）和高居里溫度（770 K）的軟磁HEA纖維，對(duì)于柔性電子和多功能復(fù)合材料領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，特別是在可穿戴電子、仿人機(jī)器人和智能建筑等方面。

Ma, Y., Kou, Z., Yang, W.?et al.?A one-step fabrication of soft-magnetic high entropy alloy fiber with excellent strength and flexibility.?Nat. Commun.,?(2024).?