磁纤维中微尺度磁畴动力学与宏观电磁响应的跨尺度关联：微磁模拟研究

本文通过COMSOL Multiphysics微磁模拟模块，构建了钴基磁纤维的多物理场耦合模型，揭示了应力与磁场协同调控磁畴构型（Domain Configuration）与电磁响应（如铁磁共振FMR、巨磁阻抗GMI）的机制，为智能传感与电磁复合材料设计提供了跨尺度研究范式。

　　

建模方法学 (Modeling Methodology)

为精确捕捉磁纤维中的阻抗行为，需建立考虑磁化动力学关键相互作用的稳健微磁框架。描述磁化矢量m随时间演化的Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)方程表述为：

?m/?t = -γm × H_eff + αm × ?m/?t,

其中γ为旋磁比，α为吉尔伯特阻尼因子。有效场H_eff包含交换场、各向异性场、退磁场及磁弹性耦合场，是驱动磁畴重构的核心物理量。

多场耦合下磁畴结构的演化 (Evolution of Magnetic Domain Structures under Multi-Field Coupling)

通过耦合微磁与力学模拟，系统研究了钴基磁纤维中外部刺激与磁畴重构的相互作用。在轴向磁场(H_z)作用下，有效场分量H_eff-z因外场介入而发生调整，从而引发纤维内部磁畴的动态演化。拉伸应力显著降低轴向磁化强度，同时增强周向磁矩排列，呈现强烈的应力-磁弹性耦合效应。

电磁特性的多物理场模拟 (Multiphysics Simulation of Electromagnetic Properties)

基于上述应力依赖的磁畴演化，研究从微尺度动力学延伸至宏观电磁响应。通过频域LLG方程求解，评估了外场作用下频率依赖的有效磁导率与阻抗频散特性。在线性近似下，磁化强度m和有效场H_eff可分解为静态与动态组分：

m = m_s + m_de^jωt,

H_eff = H_eff-s + H_eff-de^jωt。

该模型成功关联了应力调谐的磁畴动态与高频电磁性能（如FMR响应），为设计应力自适应材料提供量化依据。

结论 (Conclusions)

本研究通过跨尺度微磁框架，揭示了钴基磁纤维中微尺度磁畴动力学与宏观电磁行为的关联。结合应力诱导的磁弹性效应与频域阻抗分析，阐明了机械应力与磁特性的复杂耦合机制及其对铁磁共振(FMR)和高频阻抗频散的影响。结果表明，应力-磁致伸缩耦合系数是调控FMR响应与阻抗行为的关键参数，为高频传感器、电磁复合材料和多功能器件的优化设计提供了新思路。