La optimización del rendimiento de los materiales magnéticos blandos requiere una comprensión de la nanoestructura y la consideración de la composición local de cada fase. Los investigadores correlacionaron con éxito el estado de cristalización de la aleación con la composición local con un novedoso balance de masas. La aleación de composición (Fe _{sesenta y cinco} Co ₃₅ ) _79,5 B ₁₃ Si ₂ Nótese bien ₄ Cu _1,5 fue sintetizado y posteriormente tratado térmicamente por el grupo de investigación del profesor Michael McHenry de la Universidad Carnegie Mellon. A continuación, se utilizó la tomografía con sonda atómica (APT) para caracterizar las diversas etapas de cristalización en EMSL, el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales. APT produjo mapas de átomos en 3D de todos los componentes de la aleación (que se muestran en la cubierta de Transacciones en Magnetics de IEEE). Las concentraciones locales de elementos obtenidos a través de APT se utilizaron luego en balances de masa (cuantificación de los formadores de vidrio en nanocristales, enriquecimiento de formadores de vidrio, y agotamiento de hierro y cobalto en la fase amorfa).

Los materiales magnéticos blandos no retienen su magnetismo cuando se retiran de un campo magnético y se utilizan ampliamente para construir componentes magnéticos para motores. Generadores de poder, y electrónica de potencia. "Suave" se refiere a su pequeña coercitividad, lo que significa que se pueden magnetizar o desmagnetizar fácilmente. El desafío es desarrollar rutas escalables para producir grandes cantidades de material magnético blando mientras se conservan las características únicas a nanoescala responsables de las deseables propiedades magnéticas blandas.

Mejorar el rendimiento de los materiales magnéticos blandos a granel puede tener un gran impacto en la conversión de energía y en las máquinas eléctricas solo porque el 30 por ciento de la electricidad consumida en los Estados Unidos es utilizada por motores eléctricos. y se prevé que el 80 por ciento de toda la electricidad generada fluya a través de la electrónica de potencia para el año 2030. Los materiales magnéticos blandos de alto rendimiento pueden mejorar en gran medida la eficiencia de la generación de electricidad. Por ejemplo, un aumento del 1 por ciento en la eficiencia de generación de energía a través de materiales magnéticos blandos avanzados puede resultar en un ahorro de energía de 159 TWh.

Un gol de la EM ³ La iniciativa es desarrollar métodos para producir materiales nanoestructurados a granel utilizando escalable, Procesos rentables basados ​​en la comprensión de los principios científicos subyacentes a esos procesos. PNNL está utilizando técnicas de procesamiento novedosas para producir materiales nanoestructurados a granel con características de tamaño nanométrico para su uso en electrónica de potencia (imanes blandos), recolección de energía residual (termoeléctrica), y automóviles / camiones ligeros (materiales estructurales). Estas técnicas podrían revolucionar nuestra capacidad para hacer avances, Materiales de alto rendimiento.