什么是納米晶？
首先要知道什么是非晶。金屬在制備的過程中，如果在它的凝固過程中，用一個超快的冷卻速度冷卻，這個時候原子在雜亂無序的狀態(tài)，還來不及重新排列就會瞬間被凍結(jié)，這時候形成的結(jié)構(gòu)就是非晶態(tài)。納米晶是在非晶態(tài)的基礎(chǔ)上，通過特殊的熱處理，讓它形成晶核并長大，但要控制晶粒大小在納米級別，不要形成完全的晶體，這時形成的結(jié)構(gòu)就是納米晶。
非晶是如何制備的？
非晶的制備過程原理非常簡單，就是將母合金融化后，通過噴嘴包噴射在一個高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，瞬間冷卻形成像紙一樣薄薄的帶子。它有幾個特點：
高溫，液態(tài)合金的溫度基本在1400℃~1500℃，瞬間凝固到接近室溫，需要極高的冷卻速度，冷卻速度達到了每秒百萬度的級別。
高速，就是噴帶的速度也非�？欤�30m/s，高精度，噴出帶材的厚度20-30μm，非常薄，這樣的精度控制是通過噴嘴包下面的狹縫及輥嘴間距的設(shè)計實現(xiàn)的。
納米晶合金的制備方法
納米晶軟磁合金是非晶態(tài)帶材通過特殊的熱處理工藝實現(xiàn)的。首先把具有特定成分的非晶態(tài)帶材放進熱處理爐里通過定向控制生成100納米以內(nèi)的晶粒，實際上形成的是非晶和納米晶的混合結(jié)構(gòu)。
納米晶合金的優(yōu)點
納米晶和鈷基非晶、鐵氧體相比，它具有飽和磁感高，可以減小磁性器件體積。磁導(dǎo)率高，損耗小，矯頑力小，可以降低磁性器件損耗，因此，納米晶合金是高頻電力電子應(yīng)用中的最佳軟磁材料。
納米晶合金的特性
當(dāng)前無線充電Qi標(biāo)準(zhǔn)的頻率在100-200k之間，在此頻率下，納米晶的磁導(dǎo)率和鈷基非晶的磁導(dǎo)率非常的接近，明顯高于鐵基非晶和鐵氧體，而損耗卻恰恰相反，明顯低于鐵基非晶和鐵氧體。
納米晶在溫度應(yīng)用方面也有優(yōu)勢，納米晶不僅在應(yīng)用溫度比鈷基非晶和鐵氧體都要寬外，在-40℃-120℃范圍內(nèi)，納米晶的穩(wěn)定性也明顯優(yōu)于鐵氧體。
在磁性材料設(shè)計方面納米晶也具備明顯的優(yōu)勢，納米晶可以定向控制磁導(dǎo)率和抗飽和磁場。納米晶的磁導(dǎo)率可在1000-30000內(nèi)隨意可調(diào)。磁性材料的設(shè)計，要求在特定的工作電流下，不要達到磁飽和，一旦達到磁飽和，就會停止工作，納米晶可調(diào)抗飽和磁場可達30~350A/m，使得無線充電的應(yīng)用范圍更寬。
幾種鐵基納米晶與鐵基非晶、鈷基非晶、鐵氧體之間的比較：飽和磁通密度：鐵基納米晶除了比鐵基非晶略低一點外，明顯優(yōu)于鈷基非晶和鐵氧體；
在矯頑力、初始磁導(dǎo)率、飽和磁致伸縮系數(shù)、居里溫度、性能變化率等方面納米晶全面優(yōu)于其他材料，因此，納米晶是最佳的軟磁材料。
隨著電子產(chǎn)品正在向高頻、節(jié)能、小型、集成化方向發(fā)展，應(yīng)用頻率也在不斷提高，帶材一代代更新。從最初的傳統(tǒng)制帶工藝（國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)水平）厚度22-30μm，到現(xiàn)在帶材發(fā)展到三代、四代，用先進制帶工藝（國際先進生產(chǎn)水平）可做到14-22μm。而且掌握了更薄的制帶技術(shù)。納米晶帶材的發(fā)展趨勢就是超薄帶。
超薄納米晶帶特性：帶材越薄損耗越低。
導(dǎo)磁片批量化生產(chǎn)工藝變革，從2015年導(dǎo)磁片批量化生產(chǎn)以來，工藝不斷變革，由片材逐漸過渡到卷材，大幅提高生產(chǎn)效率，滿足不斷增長的需求。
無線充電在手機已經(jīng)有普及的趨勢，在穿戴領(lǐng)域也有很多產(chǎn)品，未來在家里、辦公室、公共場所、出行工具、交通都會有無線充電的普及，未來還會有電動汽車的普及。
無線能量傳輸（WPT）：智能手機、智能穿戴（小功率）無線充電的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，由發(fā)射端和接收端構(gòu)成，發(fā)射端和接收端都是由線圈和磁性材料構(gòu)成，磁性材料有不同的選擇，有鐵氧體、非晶、納米晶等。
軟磁屏蔽材料在無線充電中的作用
隔磁屏蔽：為磁通量提供一條低阻抗通路，降低向外散發(fā)的磁力線，減少對周圍金屬物體的影響，防止產(chǎn)生渦流和信號干擾。
導(dǎo)磁降阻：提高耦合系數(shù)，提升磁電轉(zhuǎn)換效率，使用更少的匝數(shù)來實現(xiàn)更高電感的線圈，降低線圈電阻，減少發(fā)熱帶來的效率降低（匝數(shù)越多，電阻越高）。
常用軟磁屏蔽材料類型：
納米晶導(dǎo)磁片充電效率比較：
模擬真實場景，在同等條件下進行對比測試，采用不同厚度的納米晶導(dǎo)磁片和不同磁導(dǎo)率、不同厚度的鐵氧體做了充電效率比較。隨著厚度的增加，充電效率在不斷提升，但納米晶不是越厚越好，到0.1mm時基本飽和，因此，在設(shè)計無線充電模塊時，納米晶導(dǎo)磁片不需要做的太厚，會增加材料成本。鐵氧體的規(guī)律與納米晶類似，磁導(dǎo)率越高，充電效率越高，厚度越厚，充電效率也越高，但在同等充電效率下，納米晶磁片的厚度僅為鐵氧體的一半。
智能手機無線充電發(fā)展歷程
2012年諾基亞推出無線充電手機Lumia 920，所用的磁性材料是硬質(zhì)鐵氧體。2013年一款銷往海外的手機HiKe 868設(shè)計了無線充電和NFC的集成，配備的磁性材料是WPC-鐵氧體（剛性）、NFC-鐵氧體（柔性）。2015年手機無線充電發(fā)生了里程碑式的變化，三星推出首款無線充電旗艦手機Galaxy S6，不僅兼容兩種無線充電的標(biāo)準(zhǔn)，WPC和PMA，還配置了兩種支付標(biāo)準(zhǔn)NFC和MST，匹配用的軟磁屏蔽材料除了鐵氧體外，首次使用了非晶導(dǎo)磁片，使得手機不僅做的輕薄精美，還大幅提升了無線充電效率。到2016年三星又做了改進，把磁性材料全部換成了更加先進的納米晶導(dǎo)磁片，引領(lǐng)無線充電技術(shù)的變革，始終處于領(lǐng)先地位。從這幾年的發(fā)展歷程看，在功能上從單純的無線充電加上了NFC和MST近場通訊的功能。磁性材料則從鐵氧體逐漸過渡到納米晶。
應(yīng)用案例
納米晶在無線充電的應(yīng)用是從S7開始，一種材料實現(xiàn)所有功能，取代了非晶和鐵氧體的組合。一般認為，用于NFC的軟磁材料，鐵氧體是最佳的，而認為納米晶不適合，因為在高頻，納米晶的損耗遠大于鐵氧體，但是三星恰恰做了突破，S7的成功應(yīng)用證明了納米晶是可以用于NFC的，隨后的S8/N8/A7/J5/J7等眾多型號產(chǎn)品，將納米晶的應(yīng)用從WPC擴展到NFC和MST。
國內(nèi)納米晶生產(chǎn)代表企業(yè)安泰科技在發(fā)射端也做了一些嘗試，用納米晶導(dǎo)磁片做了幾款無線充電器產(chǎn)品，有多工位、多功能等特色產(chǎn)品，性能沒有任何問題，現(xiàn)在唯一的問題就是導(dǎo)磁片的成本比鐵氧體高。
手機無線充電發(fā)展趨勢：
功能：WPC→WPC+NFC→WPC/Airfule+NFC
無線充電——無線充電+——隨意充
功率：5W→7.5W→10W→15W
慢充——普充——快充——閃充
導(dǎo)磁片發(fā)展趨勢：
接收端：吸波材料→鐵氧體→非晶+鐵氧體→納米晶
納米晶導(dǎo)磁片：
薄——超�。�0.14→0.12→0.11 →0.10
高磁導(dǎo)、低損耗——高Q
應(yīng)用與普及：
n小功率：手機、智能穿戴等
n中功率：電腦、廚房家電等
大功率：電動汽車、道路等基礎(chǔ)設(shè)施
未來，將是無線的世界，改變生活，改變世界。
文章來源：非晶中國
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