Исследователи из Токийского научного университета разработали вычислительную модель, которая может проследить, как сложные структуры «лабиринтных доменов» в магнитомягких материалах меняют намагниченность, и определить энергетические барьеры, которые управляют этим процессом. Цель состоит в том, чтобы понять явление потерь железа в сердечниках электродвигателей. Повторяющееся изменение магнитного поля является одним из основных источников диссипации энергии.
Магнитомягкие материалы, используемые в сердечниках двигателей, организованы в магнитные домены — небольшие области однородной намагниченности. В некоторых материалах они образуют сложные зигзагообразные узоры, называемые лабиринтными доменами, которые демонстрируют резкое, зависящее от температуры поведение разворота, которое трудно предсказать с помощью традиционных моделей. Понимание механизма важно, потому что структура этих доменов напрямую контролирует потерю гистерезиса, а потеря гистерезиса напрямую влияет на эффективность двигателя.
Модель под названием eX-GL (entropy-feature-eXtended Ginzburg-Landau), опубликованная в журнале Scientific Reports в феврале 2026 года, сочетает в себе постоянную гомологию — математический инструмент, извлекающий топологические характеристики из данных — с машинным обучением и расчетами свободной энергии на основе физики.
Примененная к микроскопическим изображениям доменов образца редкоземельного феррита-граната при различных температурах, модель определила четыре ключевых энергетических барьера, управляющих процессом перемагничивания, и проследила, как обменные взаимодействия, эффекты размагничивания и энтропия взаимодействуют, управляя поведением домена. Команда обнаружила, что по мере удлинения доменных стенок домены-лабиринты становятся более сложными — процесс, обусловленный взаимодействием энтропии и обменной энергии.
Источник: Токийский научный университет.
