独(du)特(te)的弱磁(ci)探测(ce)优势 驱(qu)动非晶(jing)合(he)金(jin)丝材(cai)奔(ben)向未来(lai)
作(zuo)者:admin 发布(bu)日期(qi):2022/9/27 13:01:03
“磁导(dao)率是(shi)影响(xiang)磁传(chuan)感(gan)器性能的关键参(can)数(shu),在(zai)各类(lei)磁性材料(liao)性能的(de)对比中,Co基(ji)非晶(jing)丝材磁导(dao)率最(zui)高(gao),非(fei)常适(shi)合探(tan)测弱磁。”在9月(yue)23日召(zhao)开(kai)的(de)第二(er)届全(quan)国(guo)非晶合金丝材(cai)暨(ji)非(fei)晶微(wei)传(chuan)感器(qi)技(ji)术与(yu)应用(yong)研(yan)讨(tao)会上,中科(ke)院(yuan)宁波材料所(suo)研究(jiu)员(yuan)黎嘉威(wei)介绍道(dao)。
这种弱磁探测(ce)性能(neng)也(ye)预示(shi)着(zhe)非(fei)晶合(he)金(jin)丝(si)材(cai)在(zai)弱磁(ci)场(chang)方(fang)面的应(ying)用优势。弱磁(ci)场最(zui)为典(dian)型(xing)的是(shi)我们自(zi)身(shen)就(jiu)存(cun)在(zai)着弱磁场(chang)的人体(ti)。在会上(shang),南京(jing)大(da)学教(jiao)授、中(zhong)科(ke)院(yuan)院士(shi)都有(you)为描(miao)述了(le)这(zhe)样一个场景(jing):在未(wei)来(lai),当一(yi)个人(ren)生病(bing)了(le),不需(xu)要医(yi)生(sheng)用(yong)x光等大型精密(mi)医疗(liao)设备(bei)去(qu)检查生(sheng)病(bing)的部(bu)位,而是(shi)仅用(yong)很灵(ling)敏的传(chuan)感(gan)器(qi)对人(ren)体(ti)磁(ci)场(chang)进行测(ce)量(liang),再通(tong)过与正(zheng)常(chang)状(zhuang)态(tai)下(xia)的(de)磁场(chang)比(bi)较(jiao)来发现(xian)人体(ti)生(sheng)病的(de)部位……如今(jin),作为(wei)磁(ci)敏(min)感(gan)材(cai)料的(de)非晶合(he)金丝(si)材在(zai)微磁传感器(qi)应(ying)用(yong)上已经显示(shi)出(chu)低成本(ben)、小(xiao)体(ti)积、低(di)功耗和(he)快(kuai)速(su)响应的综合(he)优势,也(ye)在无人(ren)机(ji)、机器人(ren)、手(shou)机等智(zhi)能化设(she)备上(shang)得(de)到(dao)普遍(bian)应用(yong),在人机(ji)交(jiao)互、健康(kang)医(yi)疗、军(jun)事领域(yu)也显示(shi)出(chu)广阔(kuo)的(de)应用前景(jing)。可(ke)以预(yu)见(jian),都(dou)有(you)为(wei)描述(shu)的(de)场(chang)景(jing)将(jiang)在(zai)不远(yuan)的(de)未来出(chu)现。
当然,传(chuan)感(gan)器(qi)的(de)应(ying)用受到能(neng)源限(xian)制(zhi),需要(yao)解(jie)决自供(gong)电探测(ce)问题。针(zhen)对这个问题,中(zhong)科院宁(ning)波材料所(suo)研(yan)究员刘宜伟(wei)认为(wei),利用(yong)非(fei)晶(jing)合(he)金丝材作(zuo)为(wei)磁(ci)芯的液(ye)态(tai)金属(shu)线(xian)圈具有(you)磁(ci)放大(da)的作(zuo)用(yong),其电磁感应(ying)效应(ying)可以(yi)实(shi)现(xian)传(chuan)感(gan)器的自供电(dian)。
“非晶(jing)材料以其(qi)独(du)特的电(dian)磁(ci)学性能(neng)、抗(kang)腐蚀(shi)性能(neng)和强韧一体(ti)化(hua)的力学(xue)性(xing)能,在(zai)许(xu)多领域(yu)得(de)到(dao)应用。”中(zhong)科院(yuan)宁波材(cai)料所(suo)主(zhu)任、中国工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士、中(zhong)国新(xin)材料产(chan)业技术(shu)创新平台理事(shi)长薛群基(ji)也非常(chang)认可(ke)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)丝材(cai)作(zuo)为磁(ci)敏感(gan)材(cai)料在微(wei)磁传感(gan)器(qi)中的(de)应用(yong)具(ju)有综合优势(shi)。
然(ran)而,国内(nei)目前(qian)缺(que)乏高(gao)质量(liang)的非(fei)晶(jing)合金(jin)裸(luo)丝。尽管国内(nei)非(fei)晶(jing)合金(jin)丝材(cai)的研(yan)制(zhi)起步(bu)较早,但长(zhang)期没(mei)有实现(xian)突破,制(zhi)成的(de)磁传感(gan)器的(de)灵敏度、精(jing)度(du)和(he)成(cheng)品率与国(guo)外产品(pin)也(ye)存在一定(ding)差距。同(tong)时,非晶(jing)合金(jin)丝材(cai)的量产(chan)目(mu)前也(ye)遇到(dao)了技(ji)术瓶颈。中国(guo)电器(qi)工(gong)业(ye)协(xie)会非(fei)晶(jing)合(he)金材料应用分(fen)会秘(mi)书(shu)长(zhang)张华(hua)介绍,国内目前(qian)主要(yao)通(tong)过研(yan)究(jiu)文(wen)献资(zi)料来(lai)研(yan)发生(sheng)产(chan)设(she)备,生产(chan)技(ji)术相对(dui)落(luo)后(hou),在稳(wen)定性、一(yi)致(zhi)性(xing)、连续(xu)性等方(fang)面存在(zai)制造难(nan)点,主要(yao)生(sheng)产(chan)技(ji)术被国外垄(long)断,国内(nei)市场一(yi)半以(yi)上(shang)的产(chan)品依赖(lai)进口(kou),生产(chan)高(gao)质(zhi)量的(de)非晶(jing)合金丝(si)材(cai)已成(cheng)为“卡(ka)脖(bo)子(zi)”难题。
目(mu)前(qian),国(guo)内外非晶合(he)金丝材的(de)通(tong)用制备(bei)方(fang)法(fa)包(bao)括(kuo)内(nei)圆(yuan)水(shui)纺(fang)法(fa)、玻璃(li)包(bao)覆(fu)法、熔体抽拉法。国(guo)外目(mu)前(qian)已有(you)比较成熟的制(zhi)备高(gao)质(zhi)量(liang)非(fei)晶(jing)合金(jin)丝材的技(ji)术(shu),如日本(ben)爱知钢(gang)铁公司采用独(du)特的旋转液(ye)体(ti)纺丝和单(dan)辊(gun)工艺生产磁性(xing)丝和(he)高(gao)强(qiang)度丝(si)两种(zhong)非晶合金丝(si)材,已(yi)应用(yong)在要求高灵(ling)敏度(du)的(de)磁(ci)传(chuan)感(gan)器(qi)元件、静(jing)电消除(chu)刷、运(yun)动器(qi)材上;以色列(lie)的(de)ACS、UTT等(deng)公(gong)司则(ze)专门制(zhi)作(zuo)玻璃包(bao)覆(fu)非(fei)晶合金(jin)丝(si)材(cai),也在传(chuan)感器(qi)、防(fang)伪等(deng)领域中(zhong)得到(dao)应用。
对(dui)比(bi)国内外发(fa)展,张华(hua)指出(chu)了国(guo)内非晶(jing)合金(jin)丝材发展(zhan)的(de)问题(ti)症(zheng)结。一(yi)是(shi)需(xu)求不(bu)足(zu)、重(zhong)视不够,缺(que)少牵头(tou)机(ji)构(gou)。目前(qian),一(yi)个传感器(qi)需要(yao)的(de)非晶(jing)合(he)金丝材(cai)不足(zu)1毫米,国内年需求量(liang)也(ye)仅(jin)在万(wan)米以(yi)上(shang),再加(jia)上(shang)部分(fen)下(xia)游(you)行业没有意识(shi)到(dao)磁传感(gan)器(qi)的重要性,认为(wei)非晶(jing)合(he)金丝材(cai)产(chan)业(ye)规(gui)模小(xiao),导(dao)致(zhi)对其(qi)缺(que)少(shao)足够(gou)的重(zhong)视。这(zhe)也(ye)反(fan)映出(chu)了非晶合金(jin)丝材应(ying)用(yong)的广度和(he)深(shen)度(du)都有待(dai)拓(tuo)展(zhan)。二是下游产(chan)业(ye)技术(shu)工(gong)艺(yi)尚未有(you)突破(po)性(xing)进(jin)展(zhan),仍处(chu)于跟(gen)随(sui)、模(mo)仿阶(jie)段(duan),且存在(zai)多(duo)重短(duan)板(ban)。这(zhe)也影响(xiang)了(le)厂家对非(fei)晶合(he)金丝(si)材的研(yan)制(zhi)动(dong)力(li)。三是跨学科协作尚未形(xing)成(cheng)。非晶(jing)合金(jin)丝材领域(yu)的研究人(ren)员(yuan)较(jiao)少,主要(yao)以(yi)科(ke)研单(dan)位和(he)高校(xiao)为主(zhu),企(qi)业参与(yu)的不多。
对此,针对(dui)国(guo)内非晶(jing)合金丝(si)材(cai)发(fa)展(zhan)现状(zhuang)和(he)特(te)点,张(zhang)华(hua)建(jian)议(yi)从(cong)以(yi)下4方面发力(li)。首(shou)先(xian),加(jia)大技术(shu)协(xie)作、协(xie)同(tong)力(li)度,可先围(wei)绕(rao)几(ji)个重点目标(biao)进(jin)行(xing)技术(shu)积(ji)累(lei),实现长(zhang)久(jiu)研(yan)发。其次,分(fen)解(jie)“卡(ka)脖子(zi)”技(ji)术难点。加大技(ji)术(shu)攻关(guan)力度,尤(you)其(qi)须(xu)增(zeng)强(qiang)企(qi)业与高校(xiao)、科(ke)研单位间(jian)的学术交流与(yu)合(he)作,紧(jin)跟前(qian)沿(yan),协(xie)同发展(zhan)。再(zai)次,定期(qi)开(kai)展(zhan)技(ji)术(shu)交流(liu)与研(yan)讨(tao),包括(kuo)开(kai)展(zhan)定期的(de)创(chuang)新(xin)交(jiao)流(liu)或(huo)比(bi)赛(sai)、和(he)国(guo)外先进技术(shu)企(qi)业进(jin)行(xing)定(ding)期(qi)合(he)作(zuo)与(yu)交(jiao)流(liu)。最(zui)后,加快(kuai)培(pei)育应(ying)用市场,推(tui)进非晶合金丝(si)材(cai)创(chuang)新发展(zhan),大力开发(fa)非(fei)晶(jing)合金(jin)丝(si)材(cai)应用领(ling)域(yu),尤其(qi)要(yao)促进(jin)其(qi)在(zai)水(shui)陆(lu)智能交(jiao)通(tong)、无(wu)人(ren)驾驶(shi)、航(hang)天军工(gong)、无人(ren)机等(deng)领域焕发(fa)新活力(li)。
消(xiao)息(xi)链(lian)接
第二(er)届全国(guo)非(fei)晶合(he)金丝(si)材暨(ji)非(fei)晶微(wei)传感(gan)器(qi)技术与应(ying)用(yong)研(yan)讨会(hui)召开(kai)——
“双(shuang)碳(tan)”背景(jing)下非晶(jing)合金(jin)丝材前景可期(qi)
图为中(zhong)国电(dian)器工(gong)业(ye)协会(hui)非(fei)晶合(he)金(jin)材(cai)料应用分(fen)会(hui)秘(mi)书长(zhang)张华主(zhu)持(chi)开幕式
“尤其是在(zai)当(dang)前(qian)‘双(shuang)碳’战(zhan)略(lve)背景下,非晶(jing)合金(jin)丝材发展(zhan)大(da)有(you)可(ke)为,前(qian)景(jing)可(ke)期(qi)。”9月(yue)23日(ri),在(zai)浙江宁(ning)波召开的由(you)中国电(dian)器工业(ye)协(xie)会非晶(jing)合(he)金(jin)材料(liao)应用(yong)分会、中国(guo)新(xin)材料(liao)产业技(ji)术创(chuang)新平台主办(ban)的(de)第二(er)届(jie)全国非(fei)晶(jing)合(he)金丝材暨非晶微传感器技术与(yu)应用(yong)研讨(tao)会(hui)上,中(zhong)科院(yuan)宁(ning)波(bo)材(cai)料(liao)所(suo)主(zhu)任(ren)、中国(guo)工(gong)程(cheng)院院(yuan)士、中(zhong)国新(xin)材(cai)料(liao)产业技术创新平(ping)台(tai)理(li)事(shi)长(zhang)薛(xue)群(qun)基(ji)在(zai)为大会致(zhi)辞时指出,随(sui)着(zhe)信息(xi)技术、智(zhi)能制造的(de)迅(xun)速(su)发展,市(shi)场(chang)将(jiang)对(dui)传感(gan)器用(yong)磁(ci)性(xing)元件的需(xu)求更加(jia)迫切,如(ru)在极(ji)端(duan)环境(jing)下作(zuo)业(ye)的(de)传(chuan)感器,更(geng)需要非晶合金材料(liao)优(you)异的(de)力学性能(neng)、抗(kang)腐蚀性能等(deng)。
世(shi)界(jie)著(zhu)名材(cai)料(liao)学家、美国(guo)国(guo)家工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士、日本(ben)学(xue)士院(yuan)院士(shi)井(jing)上明久出席(xi)研(yan)讨(tao)会(hui)。南(nan)京(jing)大(da)学(xue)教(jiao)授(shou)、中(zhong)科院(yuan)院(yuan)士(shi)都(dou)有(you)为(wei),中国(guo)船舶(bo)集(ji)团公司第七(qi)一(yi)0研究(jiu)所(suo)研(yan)究(jiu)员杨昌(chang)茂(mao)和(he)中(zhong)国电器(qi)工业协会非晶(jing)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)应(ying)用(yong)分会(hui)秘(mi)书长张(zhang)华(hua)等12位专(zhuan)家围(wei)绕非晶(jing)合(he)金(jin)丝材特殊(shu)性能开发的最(zui)新(xin)进展及其(qi)在(zai)磁(ci)传感(gan)器上应用的制备(bei)要求(qiu)、需求导(dao)向(xiang)、技(ji)术挑战,以及(ji)产业发展现(xian)状、当前瓶(ping)颈(jing)、未(wei)来(lai)方(fang)向(xiang)等热点(dian)话题(ti)进(jin)行了(le)交(jiao)流(liu)与(yu)探(tan)讨。中(zhong)国科学院空(kong)天(tian)信(xin)息(xi)创(chuang)新(xin)研(yan)究(jiu)院创(chuang)新(xin)研究员庄(zhuang)鑫(xin)、中(zhong)科(ke)院宁(ning)波(bo)材(cai)料(liao)所(suo)研(yan)究员黎嘉(jia)威(wei)分别(bie)主持了上(shang)午(wu)和(he)下(xia)午(wu)的会议(yi)。
在非晶(jing)合金丝(si)材性(xing)能(neng)方面,上(shang)海海空(kong)添(tian)马传(chuan)感技(ji)术有限公(gong)司创(chuang)始人丁乐慧(hui)分(fen)享了(le)高(gao)精(jing)度磁传感器用非晶(jing)丝(si)材的相(xiang)关(guan)参数,黎嘉(jia)威(wei)介(jie)绍(shao)了(le)Co基(ji)非(fei)晶(jing)材(cai)料高磁导率(lv)在(zai)探测(ce)弱(ruo)磁方面(mian)的(de)优(you)异(yi)性,内(nei)蒙古(gu)工(gong)业大(da)学(xue)科(ke)研(yan)处(chu)处长(zhang)刘(liu)景顺分享了(le)Ni掺杂Fe基合(he)金微(wei)丝(si)组织结构(gou)及其(qi)力(li)学(xue)、吸波性能研究情(qing)况,中国(guo)科(ke)学(xue)院(yuan)空天(tian)信(xin)息创(chuang)新研(yan)究院(yuan)创(chuang)新研(yan)究员庄(zhuang)鑫分(fen)享(xiang)了复合(he)材料(liao)器件(jian)用非(fei)晶(jing)微(wei)晶材(cai)料(liao)参(can)数最(zui)优值(zhi)的(de)研究情(qing)况(kuang),浙(zhe)江(jiang)师范(fan)大学教授方(fang)允(yun)樟(zhang)分享(xiang)了其(qi)研(yan)发团队(dui)在软(ruan)磁(ci)细(xi)带(dai)纵向驱动巨(ju)磁阻(zu)抗(kang)磁敏传(chuan)感(gan)技术方(fang)面(mian)的(de)最(zui)新(xin)进(jin)展(zhan)等。
在非晶(jing)合金(jin)丝(si)材(cai)应(ying)用(yong)方(fang)面(mian),都(dou)有为介(jie)绍了(le)包括非(fei)晶(jing)传感器(qi)在内(nei)的(de)各(ge)类(lei)磁传感器(qi)的性(xing)能(neng)、应(ying)用及最新研(yan)究(jiu)进(jin)展,杨昌(chang)茂(mao)介绍(shao)了数字(zi)式(shi)弱磁(ci)传感器的优势和应(ying)用情(qing)况(kuang),英国(guo)巴廷顿(dun)公(gong)司(si)原技术主管(guan)、上(shang)海(hai)三护(hu)磁(ci)仪(yi)器厂(chang)长AdrianMarkSwinton介绍了国外(wai)非(fei)晶(jing)弱磁传感技术在(zai)地(di)球物理研究、医疗(liao)、交(jiao)通、工(gong)业(ye)、航(hang)天(tian)等(deng)领(ling)域的应用(yong)情况(kuang),中科院(yuan)宁(ning)波材(cai)料所(suo)研(yan)究(jiu)员刘宜(yi)伟(wei)介绍(shao)了(le)磁性(xing)非晶(jing)丝在柔性磁传感器上的优势(shi)及(ji)相(xiang)关(guan)研(yan)究(jiu)进(jin)展(zhan)。
在会(hui)上,哈尔滨(bin)工程大学(xue)烟台研(yan)究院(yuan)院(yuan)长助(zhu)理吴晟(cheng)还(hai)从(cong)下游(you)用户角度分享了(le)海(hai)洋观测装备(bei)对传感(gan)器(qi)的需求(qiu)情况;张华(hua)介(jie)绍了当(dang)前(qian)我国非(fei)晶(jing)合金(jin)丝(si)材产业(ye)发(fa)展(zhan)情(qing)况及面临的技(ji)术瓶(ping)颈,并(bing)提出(chu)了(le)发(fa)展(zhan)建议(yi);中(zhong)电协电(dian)工合(he)金(jin)分(fen)会(hui)副秘(mi)书长(zhang)崔(cui)得(de)锋(feng)介绍了非(fei)晶(jing)软磁合(he)金(jin)丝材(cai)相关标(biao)准(zhun)的(de)研(yan)制(zhi)情况。
图为(wei)荣(rong)誉证(zheng)书(shu)颁(ban)发仪(yi)式
此外(wai),井上(shang)明久(jiu)、薛群(qun)基、都(dou)有为三位(wei)院(yuan)士在(zai)会(hui)上(shang)为(wei)做(zuo)主旨(zhi)报(bao)告(gao)的专(zhuan)家(jia)颁(ban)发了(le)荣(rong)誉(yu)证(zheng)书(shu)。与(yu)会代(dai)表在(zai)会后(hou)还参观了浙(zhe)江省(sheng)磁性材(cai)料应用(yong)技术制造业(ye)创新中心(xin)。