Abstrak
Mikrostruktur non-keseimbangan yang dicirikan oleh supersaturasi Tb dalam kristal tunggal Fe-Ga disimpulkan menyebabkan peningkatan substansial dalam magnetostriksi. Namun, pertumbuhan kristal tunggal non-keseimbangan tetap menjadi kendala yang berat, karena metode yang ada hanya dapat menghasilkan polikristal non-keseimbangan atau kristal tunggal mendekati-keseimbangan, yang menyebabkan stagnasi dalam magnetostriksi. Di sini, strategi pemadatan arah cepat (RDS) dirancang untuk menumbuhkan kristal tunggal non-keseimbangan. RDS diwujudkan melalui pencapaian gradien suhu sangat tinggi sebesar ≈10 6 K m −1 di muka antarmuka SL, disertai dengan kecepatan pertumbuhan sangat cepat. Hal ini menghasilkan pertumbuhan kristal tunggal dalam kondisi non-keseimbangan dengan laju pendinginan raksasa sebesar 10 2 –10 3 K s −1 , yang ≈1–2 orde besaran lebih besar daripada metode pemadatan terarah terkini. Kristal tunggal Fe-Ga non-keseimbangan, yang memiliki jejak supersaturasi Tb, berhasil tumbuh dengan magnetostriksi yang ditingkatkan secara signifikan sebesar 489 ppm. Besaran magnetostriksi ini memecahkan rekor dalam material Fe-Ga massal, melampaui nilai maksimum yang dilaporkan untuk kristal tunggal Fe-Ga sebesar 60%. Munculnya strategi RDS membuka jalan untuk fabrikasi kristal tunggal non-keseimbangan dengan kinerja revolusioner, dan membuka jalan untuk fabrikasi kristal tunggal yang saat ini tidak dapat dicapai untuk aplikasi teknik.