本報記者 趙萍
“目前，我們掌握了從巨磁阻抗非晶絲的制備到巨磁阻抗微磁傳感器和非晶絲正交磁通門傳感器制造的全套技術(shù)。中國微磁電子產(chǎn)業(yè)的建立已經(jīng)具備了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。”
“鈷基非晶合金具有低磁各向異性和零磁致伸縮系數(shù)，磁導率高，極易磁化和退磁，是對磁最敏感的材料之一。”
“目前，我國非晶合金絲材存在基礎(chǔ)研究相對薄弱、裝備精細化不足、原材料純度有待提高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等短板，仍無法生產(chǎn)高端產(chǎn)品，‘卡脖子’現(xiàn)象依然存在。”
11月29日，來自國內(nèi)外非晶合金相關(guān)領(lǐng)域的專家通過線上、線下的方式齊聚于廣東深圳召開的第三屆非晶合金磁敏材料暨傳感技術(shù)與應用研討會，圍繞非晶合金絲材在磁及相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)與應用進行了經(jīng)驗交流與分享，并指出該材料目前存在的短板與不足，共同為非晶合金絲材的未來發(fā)展集思廣益、出謀劃策。
在磁及相關(guān)領(lǐng)域具有
獨特優(yōu)勢與發(fā)展?jié)摿?/b>
非晶合金絲材是一種新型的磁敏感材料，具有優(yōu)異的軟磁特性、巨磁阻抗效應、巨應力阻抗效應等，在磁及相關(guān)領(lǐng)域的應用上具有獨特優(yōu)勢。
在磁傳感器應用上，非晶絲傳感器具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、非接觸探測、抗極端惡劣環(huán)境等優(yōu)點，綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)磁傳感器，在高靈敏度、高精度的弱磁和微應力探測領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)勢。與會嘉賓介紹，非晶絲傳感器可在國防軍工領(lǐng)域用于弱磁探測，如深海潛航器、水下測繪等設(shè)備通過感知地磁場的傳感器進行位置標定和導航，導彈飛行軌跡可通過地磁傳感器感知飛行方向和角度；可在工業(yè)智能領(lǐng)域用于磁測量，如助力自行車傳動系統(tǒng)通過磁探頭感知由力矩導致磁場發(fā)生的變化，從而調(diào)控助力大小等；可在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域用于電磁跟蹤定位，如微型磁傳感器嵌入醫(yī)療儀器導管、內(nèi)窺鏡或針尖，精度可達亞毫米級，適用于精細或復雜的外科手術(shù)，縮短手術(shù)時間，提高安全性和治療效果。
在電子羅盤的應用上，非晶絲電子羅盤非常適合移動設(shè)備的超低功耗，可用于智能手機和可穿戴設(shè)備的長時間使用。與會嘉賓介紹，電子羅盤是利用地磁場來定北極的一種方法。雖然GPS在導航、定位、測速、定向方面有著廣泛的應用，但由于其信號常被地形、地物遮擋，導致精度大大降低，甚至不能使用。而非晶絲地磁傳感器檢測精度誤差在世界上任何地方均可達±0.3度以下。在基于大巴克豪森（LBJ）效應的應用上，非晶合金絲材特別適用于制作諧波式防盜標簽，應用于圖書館、書店、超市等地方，也可滿足紙幣、有價證券、保密文檔等的防偽需求（以短纖維的方式分布在其中），還可用于制作磁性ID標簽，即將多根具有不同矯頑力的非晶合金絲材集成在一個標簽上，實現(xiàn)識別物體多重特征的編碼功能。
在生物領(lǐng)域，多位與會嘉賓認為，人體磁圖技術(shù)和人體電圖技術(shù)相比，具有不需要直接接觸、測量的信息量大、分辨率高等優(yōu)點，非晶絲傳感器在助力人體健康監(jiān)測、預警危重疾病方面潛力巨大，有尚待開發(fā)的空間。
此外，非晶合金微絲具有優(yōu)異的力學性能和耐腐蝕特性，還可作為高強纖維用作結(jié)構(gòu)材料，應用于絲鋸、魚絲、受拉構(gòu)件、高質(zhì)量桿、傳動軸、精密彈簧和紡織品增強纖維等制品中。
在降噪、提質(zhì)等方面
仍有較大發(fā)展空間
目前，我國非晶合金絲材在磁及相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)與應用方面取得了較大的進步與發(fā)展，但仍有短板與不足。
一是缺乏高質(zhì)量非晶合金裸絲，存在原絲柔韌性、均勻性、一致性差等問題。與此同時，日本愛知公司壟斷高質(zhì)量非晶合金裸絲，玻璃包覆非晶合金絲材則被以色列等國家掌控，又因涉及軍工，被嚴格出口管制。不過，國內(nèi)科研院所近年來不斷追趕，取得了不錯的成績。與會嘉賓介紹，國內(nèi)一研究機構(gòu)研發(fā)出一套基于熔體抽拉法的非晶絲制造裝備（直徑60微米～100微米），實現(xiàn)了冷卻輥楔尖與合金液峰尖三維空間位置的準確調(diào)節(jié)，可獲得直徑均勻度在96%以上的高質(zhì)量非晶合金絲材；自主研制的一臺內(nèi)圓水紡絲裝備（直徑80微米～150微米）通過突破熔潭穩(wěn)定控制技術(shù)制造出的非晶合金絲材的均勻度與日本愛知公司的產(chǎn)品質(zhì)量相當，且軟磁性能更優(yōu)。
二是部分制備工藝尚存發(fā)展瓶頸，亟須突破非晶合金絲材制備及其傳感器關(guān)鍵技術(shù)。我國缺乏非晶合金絲材自主牌號，且長期未突破非晶合金絲材批量制備技術(shù)，同時相關(guān)磁傳感器研發(fā)滯后，目前大多非晶合金絲材及關(guān)鍵部件均依賴進口，材料和器件均受制于人。與會嘉賓介紹，我國目前非晶合金絲材主要制備方法有內(nèi)圓水紡絲法、熔體淬取紡絲法、玻璃包覆紡絲法等。其中，內(nèi)圓水紡絲法可制備直徑100微米以上的絲，但設(shè)備和工藝技術(shù)門檻高；熔體淬取紡絲法冷速快，合金成分范圍寬，但穩(wěn)定性差，不易收集絲；玻璃包覆紡絲法可制備萬米級連續(xù)非晶合金絲材，絲直徑<60微米，但成分窄。總的來看，目前國內(nèi)幾種主流制備工藝各有優(yōu)缺點，仍有進一步完善的空間。同時，新開發(fā)的制備工藝尚不能滿足批量化穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。
三是非晶合金絲材噪聲機理正不斷深入研究中，問題改善仍有進一步發(fā)展空間。與會嘉賓介紹，此前的實驗研究發(fā)現(xiàn)，磁致伸縮系數(shù)對非晶絲正交磁通門噪聲的影響機理是，在一特定區(qū)間，磁致伸縮系數(shù)達到最低，噪聲也最低，但當磁致伸縮系數(shù)提高一個數(shù)量級時，不論正負，噪聲都將增加幾十倍。同時，世界上多位專家通過實驗對GMI磁傳感器低頻噪聲產(chǎn)生機制進行了分析研判。研究結(jié)果表明，通過提高非晶合金絲材的直徑、改變成分和進行特殊處理，可以進一步降低GMI磁傳感器的噪聲。
目前，我國非晶合金絲材已初步形成產(chǎn)業(yè)，在無人駕駛、智能制造、半導體、航空航天、軍工、生物醫(yī)療等領(lǐng)域形成新質(zhì)生產(chǎn)力，全產(chǎn)業(yè)鏈市場規(guī)模已達百億元。未來，隨著相關(guān)裝備技術(shù)、工藝等的不斷進步，非晶合金絲材還將在多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速增長。
新聞鏈接
第三屆非晶合金磁敏材料暨傳感技術(shù)與應用研討會召開——
非晶絲傳感器在生物領(lǐng)域應用潛力巨大
本報訊（記者趙萍）11月29日，第三屆非晶合金磁敏材料暨傳感技術(shù)與應用研討會在廣東深圳召開。會上，多位專家的報告透露出非晶絲傳感器在生物領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/div>
會上，中科院院士、南京大學教授都有為，江蘇阿現(xiàn)特傳感器有限公司（簡稱阿現(xiàn)特傳感器）副總經(jīng)理倪志陽，中海潤科技集團有限公司企業(yè)發(fā)展總監(jiān)孫磊致辭；都有為、章復中（我國第一代非晶絲及磁傳感器制備專家）等專家通過現(xiàn)場和線上的方式做主題報告。中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金材料應用分會（簡稱中電協(xié)非晶分會）理事長王貴東、阿現(xiàn)特傳感器董事長仇金寨等出席會議。中電協(xié)非晶分會秘書長張華主持開幕式，廣西師范大學院長助理楊真、海空添馬創(chuàng)始人丁樂慧分別主持了上、下午的會議。
在致辭環(huán)節(jié)，都有為、倪志陽、孫磊均表示，磁性材料在當今時代發(fā)展中的重要性越來越凸顯，且發(fā)展不斷壯大，非晶合金磁材及其傳感器的研究與發(fā)展也備受關(guān)注，希望更多高等院校、科研院所、上下游企業(yè)之間開展更廣泛的合作，共同推動中國磁傳感器的發(fā)展。
在主題報告環(huán)節(jié)，12位專家圍繞非晶合金在磁傳感器上的應用情況、制備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題及解決方法等進行了分享、交流和探討。
都有為、張啟明（中國中醫(yī)科學院教授）、楊真等專家介紹了非晶絲傳感器在生物領(lǐng)域的應用，如對心臟標志物的超靈敏檢測、對癌癥標志物的定性檢測等。張啟明還特別說道，非晶絲傳感器在對危重疾病進行預警方面具有發(fā)展?jié)摿ΑＵ聫椭性诂F(xiàn)場連線做主題報告時特別介紹了非晶絲傳感器在地震測量網(wǎng)（密集型）、自動駕駛等民用領(lǐng)域應用均有發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員黎嘉威介紹了非晶絲在磁傳感器、電子羅盤等領(lǐng)域的應用，江蘇多維科技有限公司（簡稱多維科技）董事長薛松生從生產(chǎn)商角度介紹了磁傳感器在工業(yè)、清潔能源、消費電子等領(lǐng)域的應用情況，清遠市益百客科技有限公司總工程師張斌介紹了非晶絲合金扭矩傳感器在電動自行車上的應用優(yōu)勢。
此外，張華介紹了我國非晶合金絲材產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以及以色列相關(guān)絲材制備情況（詳細報道另發(fā)）。黎嘉威介紹了非晶合金絲材目前主要的幾種制備方法及發(fā)展制約瓶頸。哈工大（深圳）助理教授梁仲明介紹了基于磁電傳感器的新型電磁無損檢測方法。南京理工大學教授卞雷祥的學生介紹了利用非晶合金/壓電復合材料非線性磁電效應的磁測量技術(shù)。法國GANIL（法國國家大型重離子加速器實驗室）研究員Alexandre Esper（亞歷山大）在現(xiàn)場連線做主題報告時介紹了使非晶合金絲材在GMI磁傳感器應用中保持溫度穩(wěn)定的方法。浙江大學功能復合材料與結(jié)構(gòu)研究所副所長秦發(fā)祥分享了其團隊利用非晶合金絲材探索開發(fā)基于磁性纖維全壽命結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)的實踐。
此次會議由中電協(xié)非晶分會、非晶中國大數(shù)據(jù)研究中心主辦，中海潤科技集團有限公司、阿現(xiàn)特傳感器協(xié)辦，江蘇碧姆帝新材料科技有限公司承辦，來自國內(nèi)外非晶合金及相關(guān)領(lǐng)域的科研院所、高等院校、行業(yè)協(xié)會、科技企業(yè)等的代表共100余人參會。
《中國冶金報》（2023年12月06日 03版三版）
來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)
編輯：宋玉錚
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