在歐洲，研究人員正在開發金屬玻璃材料，這些材料有望顯著減少用於無人機、電動自行車和家用電子設備等裝置中的電動馬達的能量損失。這項工作由德國薩爾蘭大學的 Ralf Busch 教授及其團隊主導。研究的重點是用無定形金屬合金取代傳統的馬達材料，這些合金在馬達內部磁場反覆改變方向時能更有效地利用能量。
電動馬達將電能轉換為運動，但這一過程並不是完全高效的。在運行過程中，馬達內部的磁場不斷改變方向，部分能量以熱量的形式損失。而且，馬達的尺寸越小，效率越低，這一現象被稱為鐵損。Busch 解釋道，當前許多馬達的定子和轉子是由傳統的結晶鐵合金製成的。在運行過程中，當磁場反向時，這些材料內部的微小磁區必須重複重新定向，造成內部摩擦，將能量轉化為熱量。
Busch 和他的合作夥伴正在測試與傳統金屬行為不同的合金。金屬玻璃並不形成有序的晶體晶格，而是具有無序的原子結構。Busch 說：「我們希望用無定形的玻璃狀合金來取代這些傳統的結晶合金，因為它們在重磁化過程中幾乎不會損失能量。」由於金屬玻璃缺乏晶體結構，內部的磁區在磁場翻轉時可以更容易地改變方向，從而減少在磁化循環中損失的能量。
當晶粒極小，即納米結晶結構，或當完全缺乏晶體結構時，損失會顯著減少。Busch 表示，薩爾布呂肯團隊正在開發的合金含有約 70% 至 80% 的鐵，並設計為在馬達中作為軟磁材料運行。該項目的另一個關鍵部分是通過增材製造技術生產這些組件。團隊正在使用金屬 3D 打印，直接從金屬玻璃粉末中塑造馬達部件。
在製造過程中，激光熔化金屬粉末，並以約 50 微米的厚度逐層構建組件。冷卻過程被精確控制，以防止晶化，從而使成品保持完全的無定形狀態。Busch 說，這種材料的行為與典型玻璃不同。儘管名稱中有「玻璃」，但金屬玻璃並不脆弱，且可以比鋼更強。
在傳統金屬中，原子排列成有序的晶體晶格，而在金屬玻璃中，原子則以無序的無定形排列存在，缺乏長程周期性。Busch 解釋，設計合適的合金是一項挑戰，因為材料需要具有玻璃化、保持所需的磁性質，並與 3D 打印兼容。他表示：「我們選擇了數百種合金並測試它們對晶化的抵抗力。」經過廣泛測試，研究人員確定了三種在打印過程中能保持無定形結構的合金。
這項工作是 AM2SoftMag 項目的一部分，這是一項涵蓋德國、西班牙、意大利和波蘭的歐洲範圍研究計劃。該項目獲得了歐洲創新委員會在地平線歐洲先導開放計劃下提供的 350 萬歐元資助。研究人員表示，下一步是精煉製造過程，以便能夠可靠地為工業馬達應用生產這些材料。
