非晶纳米晶材料虽不如一些常见材料为人熟知，却凭借独特的结构和卓越的性能，在众多前沿科技领域崭露头角，成为材料科学研究的热点与未来发展的关键方向之一。

深入了解非晶纳米晶材料，不仅有助于我们把握材料科学的发展趋势，更能洞察其在推动各行业进步中所蕴含的巨大潜力。

一、非晶与晶体：微观世界的结构大不同

非晶纳米晶粉体形貌 图源天智合金

在材料科学这个奇妙的微观世界里，晶体和非晶体的原子排列方式简直是天差地别。晶体结构的原子排列呈现长程有序，恰似整齐排列的格子，具备高度规则性与周期性。这种有序结构让晶体在物理性质上表现出各向异性，比如光学、电学性质会因方向不同而有所差异。

相比之下，非晶结构是短程有序、长程无序的状态。在短距离内，原子间存在一定排列规律，但从宏观长距离看，原子排列缺乏周期性和规则性。看似 “混乱” 的结构，它正是非晶纳米晶材料展现特殊性能的关键所在!

二、非晶结构软磁材料：性能超绝，但也有小局限

非晶结构赋予软磁材料诸多优异性能。先来说说磁导率，这可是衡量软磁材料性能的关键指标，它反映的是材料在磁场中被磁化的难易程度。非晶结构的软磁材料磁导率比晶体结构的要高很多，意味着在相同磁场条件下，它更容易被磁化。

还有矫顽力，它指的是把磁性材料的磁化强度降为零，需要施加的反向磁场强度。非晶结构软磁材料的矫顽力特别小，这意味着在磁化和退磁的过程中，它消耗的能量很低。就好比一辆车，启动和刹车时油耗特别低。而且，非晶结构不存在晶体结构特有的磁晶各向异性，其磁性能在各个方向上表现更均匀。

理论上，非晶材料没有晶界和周期性缺陷，所以强度更高，耐腐蚀性也应该很好。但在实际应用中，它的耐腐蚀性却没有达到理论预期。这是因为制造工艺对材料性能影响很大，导致实际和理论性能出现了偏差。不过，这也给科学家们提出了新的挑战，激励着大家不断改进制造工艺，让非晶纳米晶材料发挥出更大的潜力。

三、非晶纳米晶材料：神奇的形成之旅

非晶纳米晶材料的形成与冷却速度密切相关。以雾化法为例，先将金属原料按特定配比制成包含各种元素的金属溶液。若采用缓慢冷却方式，溶液中的原子有充足时间规则排列，实现晶化过程，最终形成具有长程有序结构、明显晶界和晶力的晶体。

若要获得非晶态材料，则需极高冷却速度，即急速冷却。此时金属溶液会从完全无序状态瞬间凝固成无序的非晶状态。后续对非晶材料进行适当热处理，可促使其内部结构变化，形成纳米晶。纳米晶是晶粒尺寸在 1 - 100 纳米量级的晶体材料，微小的晶粒尺寸赋予其独特物理和化学性质。

四、非晶纳米晶：材料体系与制备方法大揭秘

非晶纳米晶主要分为铁基类(Fe)、镍基类(Ni)和钴基类(Co)。铁基材料通常采用雾化制粉法制备，即利用高速气流或其他方式将液态金属破碎成微小液滴，再迅速冷却凝固成粉末。

镍基和钴基材料大多采用甩带破碎法制作。该方法是将液态金属喷射到高速旋转的冷却辊上，使金属液在极短时间内快速冷却形成薄带，再把薄带破碎成粉末。

五、非晶纳米晶在电子领域的应用优势

在无线快充等小型电子接受端领域，非晶纳米晶材料已占据主流。与传统铁氧体软磁材料相比，铁基非晶纳米晶优势明显。铁氧体材料磁导率较高，但饱和磁感应强度(Bs)较低。Bs 是磁性材料磁化时，磁场强度增加到一定程度后，磁化强度不再明显增加时对应的磁感应强度值，反映材料存储最大磁能的能力。

铁基非晶纳米晶不仅磁导率高，Bs 值也高，能更好满足高性能电子器件向低能耗、高功率、小型化和高频化发展的需求，代表了国际上下一代高端软磁材料的重要发展方向。

此外，非晶纳米晶粉末在形貌上具有良好球形度，这是因为非晶在急速冷却时收缩速度极快，自然收缩成球形结构。行业内部分非晶纳米晶材料企业，如天智合金，已成功开发出粒度小于 5 微米的极细球形非晶纳米晶产品，在损耗值和球形度方面性能极佳。