Електричните возила ја зголемуваат потребата од поефикасни електромотори, но дел од енергијата и понатаму се губи длабоко во нивното магнетно јадро. Еден од главните извори на тие загуби е магнетната хистереза: при постојано менување на магнетното поле, дел од енергијата се претвора во топлина наместо во корисна работа.
Истражувачи од Универзитетот за наука во Токио, заедно со соработници од неколку јапонски универзитети, развиле нов физички модел засилен со вештачка интелигенција за да го објаснат ова однесување. Моделот, наречен eX-GL, ги анализира сложените магнетни структури во мекомагнетни материјали и покажува како температурата, ентропијата и микроскопската градба влијаат врз загубата на енергија.
Во фокусот се таканаречените лавиринтски магнетни домени. Тоа се ситни магнетни области со неправилна, испреплетена форма, кои можат нагло да се менуваат при загревање или ладење. Таквите промени се важни затоа што влијаат врз начинот на кој материјалот ја менува магнетизацијата и колку енергија притоа се губи.
Истражувачкиот тим снимал микроскопски слики од магнетните домени во примерок од редок земјен железен гранат при различни температури. Потоа, со математичка метода наречена перзистентна хомологија, моделот ги издвојувал најважните тополошки карактеристики во сликите. Машинското препознавање на обрасци помогнало тие карактеристики да се поврзат со слободноенергетски пејзаж, односно со карта што покажува како системот преминува од една магнетна состојба во друга.
Анализата открила четири значајни енергетски бариери што ја контролираат реверзијата на магнетизацијата. Истражувачите утврдиле дека сложеноста на лавиринтските домени расте кога се издолжуваат границите меѓу домените, а тоа е поврзано со рамнотежата меѓу ентропијата и разменските магнетни интеракции. Во пресметките биле опфатени и демагнетизирачките ефекти, кои се важни за однесувањето на реални материјали.
Овој пристап не е само нова алатка за разбирање на електромоторите. Бидејќи слободната енергија е општ термодинамички показател, слични модели би можеле да се применат и кај други материјали со сложени микроструктури. За индустријата, подоброто разбирање на ваквите скриени магнетни процеси може да помогне во развој на мотори што помалку се загреваат и поефикасно ја користат електричната енергија.
