2026年9月2日，西班牙IMDEA材料研究所与德国萨尔兰大学等团队合作，利用金属3D打印技术，成功把金属玻璃合金制成电动机部件。这项工作是欧盟资助的AM2SoftMag研究计划的一部分，目标是把新型软磁材料引入实用电机设计。
激光熔融“玻璃”电机提高了驱动效率
电动机是现代生活中无处不在的存在。欧盟2020年所有电力消耗中，超过50%被电动机消耗。通过提高能效标准，预计到2030年每年可节省约106太瓦时电力，相当于荷兰年用电量。推动这项工作的萨尔兰大学金属材料教席教授Ralf Busch，花费数年时间追求一种完全不同的金属：金属玻璃。与普通金属冷却时原子排列成有序晶体结构不同，金属玻璃冷却后会形成无序的玻璃状结构。这种看似细微的差别，显著改变了它们在电动机内部的性能。Busch解释说：“金属玻璃没有微观结构特征，它是没有障碍物的冻结液体。”在每个电动机内部，磁场方向都在不断变化。传统磁性材料会阻碍这些变化，导致能量以热能形式损耗。金属玻璃则能让磁畴更自由地移动，从而减少这些损耗。
无序结构带来的性能优势
然而，发明合金仅仅是第一个挑战。研究人员还必须找到一种方法制造电机部件，同时不破坏赋予材料卓越性能的玻璃状结构。Pérez Prado和团队利用激光粉末床熔融金属3D打印技术，通过精确控制激光照射后每一层微观材料的冷却方式，成功制造出保留材料独特玻璃状内部结构的部件。Pérez Prado解释说：“要制造出这种无序结构，唯一的办法就是以每秒约一百万摄氏度的速度冷却液态合金。温度过高，材料就会结晶，失去最初使它具有吸引力的特性。”
从实验室到工业应用
除了开发和打印材料，萨尔兰大学教授Matthias Nienhaus团队正致力于把新材料集成到实用电机设计中。Nienhaus说：“如果我们能让它们的效率提高哪怕百分之一，就能节省大量能源。最终目标是在某些应用中实现高达5%的性能提升。更高效的电机将使电动汽车、无人机和电池驱动工具用更小的电池跑得更远，同时减少对稀土元素永磁体的依赖。”
目前，Busch的团队已开发出不含钴的新型金属玻璃合金。Pérez Prado团队证明了这些合金可以通过金属3D打印制造。Nienhaus团队正在优化基于这些组件构建的完整电动机。挑战依然存在：打印工艺尚未完善到工业规模，成品元件内部的电损耗也需进一步降低。但研究人员认为，随着欧洲加速向电气化经济转型，先进材料正从专业实验室走向产业政策的核心。有时，改变塑造日常生活的技术，不是始于一台新机器，而是始于对制造机器材料的全新思考方式。
来源：南极熊
0 留言