Co72 Fe4 B13 Si11 玻璃包覆微丝在高温下的巨磁阻抗效应增强机制及其应用潜力

为解决磁性传感器在高温环境下的性能衰减问题，斯洛伐克科学院实验物理研究所团队通过泰勒-乌里托夫斯基技术制备Co72 Fe4 B13 Si11 玻璃包覆微丝，系统研究了电流退火及温度对巨磁阻抗效应(GMI)的影响。研究发现100°C时GMI比值(ΔZ/Z)提升至900%，磁场灵敏度达14%/(A/m)，揭示了内部应力弛豫与温度依赖性的关联机制，为开发高温稳定磁传感器提供新思路。

　　

磁性材料领域近期取得重要突破，斯洛伐克科学院实验物理研究所团队在《Scripta Materialia》发表的研究揭示了Co-rich玻璃包覆微丝在高温环境下的独特性能。传统磁性传感器面临高温下灵敏度骤降的难题，特别是在航空航天、工业监测等场景中，现有材料在超过100°C时性能急剧退化。更棘手的是，材料内部应力与温度复杂的交互作用机制长期缺乏系统研究，制约着高温磁传感器的发展。

该研究采用泰勒-乌里托夫斯基技术制备直径41.1μm的Co₇₂
Fe₄
B₁₃
Si₁₁
非晶微丝，通过X射线衍射确认其非晶结构。利用自主搭建的高温GMI测试系统，结合磁通量法测量磁滞回线，系统研究了-196°C至300°C温区的磁阻抗特性。特别采用焦耳加热退火（70mA/20分钟）调控内部应力，并运用小角磁化旋转法测定λ_s
≈-0.3×10^-6
的负磁致伸缩系数。

磁性能与退火效应
研究发现原始样品即展现优异软磁特性：矫顽力H_c
=30A/m，各向异性场H_k
=145A/m。经电流退火后，ΔZ/Z从700%提升至780%，这归因于内部应力弛豫导致的磁各向异性优化。

温度依赖性突破
在40MHz测试频率下，100°C时退火样品的ΔZ/Z飙升至900%，创同类材料纪录。磁场灵敏度η达14%/(A/m)，较室温提升40%。这种"温度激活增强效应"在≤100°C时完全可逆，符合σ_i
≈E(α_g
-α_m
)T的热应力模型。

不可逆转变阈值
超过100°C后出现显著不可逆变化：磁滞回线从线性变为矩形，ΔZ/Z(H)曲线由双峰转为单峰。300°C时GMI效应完全消失，与265°C的居里温度相符。XRD证实此过程未引发晶化，说明性能变化源于应力弛豫而非结构转变。

机制解析
研究提出双重作用机制：≤100°C时，热膨胀系数差异导致的可逆应力变化主导性能演变；>100°C后，不可逆应力弛豫引发磁畴重构。通过λ_s,σ
=λ_s,0
-Bσ方程，阐明应力对磁致伸缩系数的调控作用。

这项研究不仅实现GMI效应在高温下的突破性增强，更建立了温度-应力-磁性能的定量关系模型。其意义在于：①为开发≤100°C稳定工作的磁传感器提供材料基础；②揭示应力弛豫温度阈值对器件设计的指导价值；③证实电流退火对GMI效应的可控增强作用。该成果在航空航天热部件监测、地热勘探传感器等领域具有明确应用前景，为智能复合材料中的磁 wire inclusions 提供了性能优化路径。