مواد هسته الکتریکی، ستون های کلیدی برای ارتقای انرژی و فناوری آینده هستند

با توجه به تقاضای جهانی انرژی و توسعه سریع فناوری، مواد هسته الکتریکی در حال تبدیل شدن به کانون توجه صنعت برق و الکترونیک هستند. این مواد به طور گسترده در ترانسفورماتورها، موتورها، سلف‌ها و سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شوند و سنگ بنای مهمی برای تحقق انتقال انرژی مدرن و عملکردهای الکترونیکی هستند. عملکرد آنها مستقیماً بر کارایی، پایداری و عمر مفید تجهیزات الکتریکی تأثیر می گذارد و بنابراین توجه بسیاری از صنعت و مؤسسات تحقیق و توسعه را به خود جلب کرده است.
مواد هسته الکتریکی به موادی اطلاق می شود که برای انتقال میدان های مغناطیسی یا ذخیره انرژی الکتریکی در تجهیزات الکتریکی، عمدتاً شامل مواد هسته، مواد مغناطیسی و مواد عایق استفاده می شوند. این مواد را با توجه به عملکرد و ویژگی های آنها می توان به دسته های زیر تقسیم کرد:
به طور گسترده در ترانسفورماتورها و موتورها استفاده می شود و یکی از رایج ترین مواد هسته است.
دارای ویژگی های نفوذپذیری مغناطیسی بالا و تلفات کم است که می تواند به طور موثری کارایی تجهیزات را بهبود بخشد.
مانند فریت و مواد مغناطیسی آلیاژی که عمدتاً در ترانسفورماتورها و سلف های فرکانس بالا استفاده می شود.
اجبار کم و نفوذپذیری مغناطیسی بالا آن را برای شرایط میدان مغناطیسی پویا مناسب می کند.
از جمله رزین اپوکسی، فیلم پلی آمید، و غیره، که عمدتا برای محافظت از عایق در تجهیزات الکتریکی استفاده می شود.
اطمینان از عملکرد ایمن تجهیزات الکتریکی و جلوگیری از اتصال کوتاه و حوادث برق گرفتگی.
نوع جدیدی از مواد هسته به دلیل تلفات آهن بسیار کم و پایداری دمایی عالی توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
مناسب برای سیستم های قدرت مدرن کارآمد و کم مصرف.

با رواج سریع وسایل نقلیه انرژی جدید، تولید برق بادی و تولید انرژی خورشیدی، تقاضا برای مواد هسته الکتریکی کارآمد و کم مصرف افزایش یافته است. به عنوان مثال، موتورهای محرک در وسایل نقلیه انرژی جدید، الزامات بالاتری را برای مواد هسته سبک وزن و عملکرد مغناطیسی بالا مطرح کرده اند.
محبوبیت دستگاه‌های الکترونیکی با فرکانس بالا مانند ارتباطات 5G و دستگاه‌های IoT، تقاضا برای مواد مغناطیسی نرم با اتلاف کم و نفوذپذیری بالا را افزایش داده است. این مواد می توانند از کوچک سازی و عملکرد بالای تجهیزات پشتیبانی کنند و در عین حال مصرف انرژی را کاهش دهند.
انتشار کربن تولید شده در طول تولید مواد هسته سنتی به تدریج توجه را به خود جلب کرده است. در پاسخ به الزامات حفاظت از محیط زیست، موسسات تحقیقاتی و شرکت ها شروع به توسعه مواد هسته ای سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت کرده اند.
استفاده از فناوری های پیشرفته ساخت مانند پرینت سه بعدی و متالورژی پودر، طراحی و تولید مواد هسته الکتریکی را دقیق تر و کارآمدتر کرده است. این نه تنها عملکرد مواد را بهبود می بخشد، بلکه هزینه های تولید را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
ورق های فولادی سیلیکونی و مواد عایق در ترانسفورماتورها، انتقال کارآمد نیرو را تضمین می کنند و اتلاف انرژی را کاهش می دهند، که یک حلقه کلیدی در ساخت شبکه برق است.
مواد مغناطیسی نرم مورد استفاده در موتورها مستقیماً بر کارایی و عمر تجهیزات تأثیر می گذارد. تقاضا برای مواد کم صدا و کم انرژی در صنعت لوازم خانگی باعث توسعه مواد مغناطیسی جدید شده است.
ایستگاه‌های پایه 5G، دستگاه‌های شارژ بی‌سیم و غیره همگی به مواد هسته الکتریکی با کارایی بالا برای پشتیبانی از فرکانس‌های عملیاتی و کارایی بالاتر متکی هستند.
در تجهیزاتی مانند توربین‌های بادی و اینورترهای فتوولتائیک، مواد هسته با راندمان بالا و کم تلفات کلید دستیابی به استفاده کارآمد از انرژی پاک هستند.
مواد با کارایی بالا اغلب گران هستند، که مانع از کاربردهای در مقیاس بزرگ می شود. با بهینه سازی فرآیندهای تولید و تولید در مقیاس بزرگ، انتظار می رود هزینه های مواد کاهش یابد.
وابستگی به فلزات کمیاب فشار منابع را افزایش داده است. تحقیق و توسعه مواد جایگزین و فناوری های بازیافت به یک جهت مهم برای حل تنگناهای منابع تبدیل شده است.
در تجهیزات با فرکانس بالاتر و راندمان بالاتر، مواد موجود ممکن است نتوانند به طور کامل نیازها را برآورده کنند. تحقیق و توسعه مداوم مواد و بهینه سازی عملکرد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
توسعه مواد جدید بیشتر بر طراحی سبک وزن متمرکز خواهد شد، در حالی که عملکردهای متعددی مانند مغناطیس، رسانایی و مقاومت در برابر حرارت را ترکیب می کند.
با کمک هوش مصنوعی و فناوری داده های بزرگ، ریزساختار مواد را می توان به سرعت شبیه سازی و بهینه کرد تا کارایی تحقیق و توسعه و نرخ تبدیل نتایج را بهبود بخشد.
با جهانی شدن تقاضا برای مواد هسته الکتریکی، کشورها در تحقیق و توسعه فناوری و به اشتراک گذاری منابع همکاری نزدیکتری خواهند داشت.
به عنوان یک ستون کلیدی انرژی و فناوری مدرن، مواد هسته الکتریکی نه تنها ارتقاء تجهیزات الکتریکی سنتی را ترویج می‌کنند، بلکه انرژی مداوم را به زمینه‌های انرژی جدید و فناوری بالا تزریق می‌کنند. با توجه به پیشرفت های تکنولوژیکی و تقاضای بازار، صنعت مواد هسته الکتریکی فضای توسعه گسترده تری را در آینده آغاز خواهد کرد و به پیشرفت پایدار انرژی و فناوری جهانی کمک می کند.