“黑科技”變身警方破案“神器”!同濟團隊硬核突破“卡脖子”技術     DATE: 2022-01-25 04:48:22

近日公布的2020年度上海科學技術獎名單上,我校材料科學與工程學院陸偉教授牽頭的“高性能鐵基納米晶軟磁材料與器件的關鍵技術開發與應用”項目獲得科技進步獎一等獎。團隊成員“和我國其它急需的核心技術一樣,高性能軟磁材料與器件也一直被人卡住脖子,陸偉教授的這項成果,讓我國這一領域一下子迎來春天,我心飛揚好作為。”業內專家坦言。高性能鐵基納米晶軟磁材料與磁芯器件何謂高性能軟磁材料?陸偉解釋,是指具有高飽和磁感應強度、高磁導率、低矯頑力和損耗小等優良特性的磁性材料。如果把磁性材料構筑的環境比作一個操場的話,跑道線就好比磁導率,軟磁的“軟”是指跑道線之間間隔大、線也細而平直,磁力線容易快速、順暢地通過。“我們的鐵基軟磁材料,磁導率高,矯頑力小,損耗低,用于變壓器、電感、濾波、傳感等器件里,可以高效達成目標。”陸偉繼續說,因為軟磁構筑的跑道磁導率高,更利于磁力跑出好成績,磁力線在磁場作用下,會沿著磁導率高,即我們構筑的寬松跑道走。這跟電流一樣,走的是電阻小、障礙少的地方,我們研發的軟磁材料磁阻小,導磁率大,磁力線會在軟磁材料構成的跑圈中成為“博爾特”,高速劃出一道又一道美麗的弧線。長期以來,由于優異的軟磁性能,鐵基納米軟磁材料與器件廣泛應用于社會公共安全和電力電子領域的中高頻變壓器、電磁兼容器件、電流互感器以及磁傳感器等。鑒于我國高性能軟磁材料與器件長期依賴進口,陸偉課題組在包括國家自然科學基金等項目支持下,從成分設計、微觀結構調控、性能調控等科學機制研究入手,攻克了多項鐵基軟磁材料與器件的開發制備關鍵技術難題,開發出了一系列高性能鐵基納米軟磁材料與器件,實現了高性能鐵基納米軟磁材料與器件的批量生產與應用。陸偉介紹,針對傳統軟磁磁芯器件性能單一、生產效率低以及產品性能一致性差等關鍵問題,構建了多材質軟磁材料耦合技術,建立了利用吸熱體來減小磁芯自身溫度升高的熱處理技術,解決了磁芯器件性能單一、工藝能耗高、產品性能一致性差,以及熱處理過程中磁芯器件實際溫度突然升高從而導致性能惡化等規模化生產關鍵技術難題,開發出一系列具有優良電磁特性的鐵基軟磁磁芯器件;針對國家公共安全重大需求,自主設計開發了鐵基合金粉末超音速霧化裝置,建立了指紋顯現用鐵基磁性復合粉末的摻雜調控策略,解決了高性能指紋顯現鐵基磁性粉末的規模化制備技術難題,開發出系列高性能、低成本、適應性廣的鐵基磁性復合粉末,實現了不同刑偵現場指紋痕跡顯現的成功應用。刑偵指紋顯現用鐵基納米軟磁材料與指紋顯現實例“我們的工作主要體現軟磁材料在電子器件、刑偵器材等領域的應用。”陸偉介紹,像指紋提取,現在我們的產品便可實現全天候清晰、完整、快速提取。他又用跑道為喻,指紋提取好比跑鞋印在塑膠跑道上,我們的工作要求每一個腳印都清晰可辨、易于提取,這就要求我們在材料配比、合成工藝上狠下功夫。我們通過一系列創新,在鐵基納米軟磁材料粉末的表面,包覆一層納米厚度的涂層,從而在刑偵現場勘察上完全實現指紋提取的心愿所及、立等可取。業內刑偵專家對該成果贊不絕口:“這款鐵基納米軟磁合金粉末,一刷立顯,性能優異;且價格便宜,所到之處行跡立刻現形。我們在不同的刑偵現場的指紋采集都能做到器到影出,隨警心如所愿,破案率大幅提升。”據了解,課題組研究成果還體現在獲得發明專利20項、發表高水平論文40余篇。文:程國政來源:同濟大學