或成“十五五”爆款 納米晶合金正成為撬動固態變壓器產業升級的核心支點
2026-04-01 18:52:28
中國冶金報社
記者 趙萍 攝影報道

圖為會場
近日,全球科技巨頭英偉達公布其下一代AI(人工智能)數據中心將在2027年普遍采用800V高壓直流技術,直接顛覆傳統數據中心供電架構,更引爆了業界對其核心組件——固態變壓器的關注度。
10月24日,聚焦固態變壓器發展給納米晶合金產業帶來的挑戰和機遇,國內外科研單位、龍頭企業等的代表齊聚廣東深圳,在首屆固態變壓器產業發展技術研討會(秋季)上展開了一場精彩絕倫的前沿技術分享與對話。
隨著AI的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan),算(suan)力(li)需(xu)求(qiu)急(ji)劇(ju)增(zeng)加(jia),使(shi)得(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)機(ji)櫃(gui)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)從(cong)千(qian)瓦(wa)級(ji)向(xiang)兆(zhao)瓦(wa)級(ji)躍(yue)升(sheng),服(fu)務(wu)器(qi)整(zheng)機(ji)功(gong)率(lv)快(kuai)速(su)提(ti)升(sheng)成(cheng)為(wei)確(que)定(ding)性(xing)趨(qu)勢(shi),持(chi)續(xu)推(tui)動(dong)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)供(gong)電(dian)技(ji)術(shu)升(sheng)級(ji)。
而支撐數據中心配電係統升級的關鍵——固態變壓器係統全鏈路效率可達98.5%以上,且相較傳統UPS(不間斷電源)方案節能超3個(ge)百(bai)分(fen)點(dian),在(zai)百(bai)兆(zhao)瓦(wa)級(ji)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)中(zhong)年(nian)節(jie)電(dian)量(liang)可(ke)達(da)千(qian)萬(wan)度(du)級(ji)別(bie),實(shi)現(xian)環(huan)保(bao)的(de)同(tong)時(shi)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)。同(tong)時(shi),固(gu)態(tai)變(bian)壓(ya)器(qi)采(cai)用(yong)高(gao)頻(pin)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)變(bian)換(huan)技(ji)術(shu),體(ti)積(ji)較(jiao)傳(chuan)統(tong)工(gong)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)減(jian)少(shao)50%~90%,可顯著節省數據中心占地麵積,適應高密度機櫃部署趨勢。此外,在1兆瓦的功率下,800伏高壓直流電較54伏低壓直流電可減少45%銅材使用,單機架節省約200公斤銅,可大幅降低材料成本與布線複雜度。
“納米晶合金在固態變壓器核心材料領域展現出獨特優勢,其高頻低損特性是突破下一代電力設備效率極限的關鍵。”與會專家介紹,固態變壓器核心組件需要在高頻工況下保持低損耗、高磁感的軟磁材料。納米晶合金憑借原子級無序結構,展現出顛覆性的高頻性能,其電阻率可達矽鋼的3倍,顯著抑製渦流損耗。已公開實驗數據顯示,納米晶合金在100赫茲工況下的損耗較矽鋼降低80%,渦流損耗可通過控製磁芯厚度保持在合理範圍,且在高頻下仍能保持高效能量轉換,其截止頻率可延伸至1兆赫以上(鐵氧體在超過500千赫茲時性能顯著下降),可為固態變壓器高頻化掃清障礙。
然而,納米晶合金的飽和磁感應強度(Bs)與矯頑力(Hc)始終存在此消彼長的矛盾,嚴重製約器件能效提升。可喜的是,國內已有科研機構打破該材料傳統成分缺陷無法調控的局限,開創了以“序結構”精準控製材料性能的新範式。
與會專家介紹,鬆山湖材料實驗室通過旋轉磁場、機械應力場、溫度場等多場耦合法,在非晶基軟磁材料中引入類晶體序、Fe4N、α-Fe(Co)序,構建界麵序、納米晶-非晶雙相等多尺度序調控策略,顯著改善了飽和磁感、矯頑力、磁導率、高頻損耗等軟磁性能,突破了磁強度與磁塑性之間的倒置關係。未來還可利用多場耦合調控多尺度結構序,實現兼具優異力、磁、化學等特性的新一代非晶材料的按需設計。
與此同時,與會專家分享了實際使用納米晶合金時遇到的難題。他們對納米晶合金磁芯進行了對比測試,給兩副同一批次、相同規格的磁芯繞上線圈,並施加高頻電流。一段時間後拍攝熱成像圖,結果顯示即便是同一批次同一規格的磁芯,發熱(損耗)差cha異yi仍reng然ran很hen大da。切qie縫feng區qu域yu因yin磁ci場chang集ji中zhong導dao致zhi渦wo流liu損sun耗hao增zeng加jia,該gai位wei置zhi溫wen度du顯xian著zhu升sheng高gao,成cheng為wei磁ci芯xin最zui熱re區qu域yu,影ying響xiang了le整zheng體ti熱re穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing。除chu了le切qie縫feng處chu,磁ci路lu上shang還hai存cun在zai多duo處chu溫wen度du偏pian高gao區qu域yu,損sun耗hao分fen布bu不bu均jun。生sheng產chan企qi業ye亟ji需xu破po解jie納na米mi晶jing合he金jin磁ci芯xin一yi致zhi性xing難nan題ti。
ciwai,zuoweikuaicuijinshuboli,namijinghejinzishenjuyoudeyixiexingnengzhibiaobingbunengwanquanshiyinggutaibianyaqidejutiyaoqiu,ruwufashipeixiezhendianluxuyaodicidaolvcixin、在頻率低於16千赫茲時噪聲較大且對應力敏感等。這也給科研機構提供了新的攻關方向。
xianeryijian,namijinghejincailiaogemingdezhongziyiranmengya。namijinghejinyugutaibianyaqideshenduronghe,bujinguanhudianlishebeidenengxiaoyueqian,gengjiangzhongsunengyuanhulianwangdejichujiagou。womenqidai,namijinghejinyixinyidaigaopindisunruancicailiao,jiasugutaibianyaqichanyeshengjibufa。
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:張雨恬
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