本報實習(xí)記者 趙萍
“磁導(dǎo)率是影響磁傳感器性能的關(guān)鍵參數(shù)，在各類磁性材料性能的對比中，Co基非晶絲材磁導(dǎo)率最高，非常適合探測弱磁。”在9月23日召開的第二屆全國非晶合金絲材暨非晶微傳感器技術(shù)與應(yīng)用研討會上，中科院寧波材料所研究員黎嘉威介紹道。
這種弱磁探測性能預(yù)示著非晶合金絲材在弱磁場方面的應(yīng)用優(yōu)勢。其實，人體中就存在著弱磁場。在會上，南京大學(xué)教授、中科院院士都有為描述了這樣一個場景：在未來，當(dāng)一個人生病了，不需要醫(yī)生用X光等大型精密醫(yī)療設(shè)備去檢查生病的部位，而是僅用很靈敏的傳感器對人體磁場進行測量，再通過與正常狀態(tài)下的磁場比較，從而發(fā)現(xiàn)人體生病的部位……如今，作為磁敏感材料的非晶合金絲材在微磁傳感器應(yīng)用上已經(jīng)顯現(xiàn)出低成本、小體積、低功耗和快速響應(yīng)的綜合優(yōu)勢，也在無人機、機器人、手機等智能化設(shè)備上得到普遍應(yīng)用，在人機交互、健康醫(yī)療、軍事領(lǐng)域也顯示出廣闊的應(yīng)用前景。可以預(yù)見，都有為描述的場景將在不遠的未來出現(xiàn)。
當(dāng)然，傳感器的應(yīng)用受到能源限制，需要解決自供電探測問題。針對這個問題，中科院寧波材料所研究員劉宜偉認為，利用非晶合金絲材作為磁芯的液態(tài)金屬線圈具有磁放大的作用，其電磁感應(yīng)效應(yīng)可以實現(xiàn)傳感器的自供電。
“非晶材料以其獨特的電磁學(xué)性能、抗腐蝕性能和強韌一體化的力學(xué)性能，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。”中科院寧波材料所主任、中國工程院院士、中國新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新平臺理事長薛群基也非常認可非晶合金絲材作為磁敏感材料在微磁傳感器中的應(yīng)用優(yōu)勢。
然而，國內(nèi)目前缺乏高質(zhì)量的非晶合金裸絲。盡管國內(nèi)非晶合金絲材的研制起步較早，但長期沒有實現(xiàn)突破，制成的磁傳感器的靈敏度、精度和成品率也與國外產(chǎn)品存在一定差距。同時，目前非晶合金絲材的量產(chǎn)也遇到了技術(shù)瓶頸。中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金材料應(yīng)用分會秘書長張華介紹，國內(nèi)目前主要通過研究文獻資料來研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)技術(shù)相對落后，在穩(wěn)定性、一致性、連續(xù)性等方面存在制造難點，主要生產(chǎn)技術(shù)被國外壟斷，國內(nèi)市場一半以上的產(chǎn)品依賴進口，生產(chǎn)高質(zhì)量的非晶合金絲材已成為“卡脖子”難題。
目前，國內(nèi)外非晶合金絲材的通用制備方法包括內(nèi)圓水紡法、玻璃包覆法、熔體抽拉法。國外目前已有比較成熟的制備高質(zhì)量非晶合金絲材的技術(shù)，如日本愛知鋼鐵公司采用獨特的旋轉(zhuǎn)液體紡絲和單輥工藝生產(chǎn)磁性絲和高強度絲兩種非晶合金絲材，已應(yīng)用在要求高靈敏度的磁傳感器元件、靜電消除刷、運動器材上；以色列的ACS（Advanced Combat Systems）等公司則專門制作玻璃包覆非晶合金絲材，也在傳感器、防偽等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
對比國內(nèi)外發(fā)展情況，張華指出了國內(nèi)非晶合金絲材發(fā)展的問題癥結(jié)。一是需求不足、重視不夠，缺少牽頭機構(gòu)。目前，一個傳感器需要的非晶合金絲材僅幾毫米，甚至不足1毫米，國內(nèi)年需求量在萬米左右，再加上部分下游行業(yè)沒有意識到磁傳感器的重要性，認為非晶合金絲材產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，對其缺少足夠的重視。這也反映出了非晶合金絲材應(yīng)用的廣度和深度都有待拓展。二是下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)工藝尚未有突破性進展，仍處于跟隨、模仿階段，且存在多重短板。這也影響了廠家對非晶合金絲材的研制動力。三是跨學(xué)科協(xié)作尚未形成。非晶合金絲材領(lǐng)域的研究人員較少，主要以科研單位和高校為主，企業(yè)參與的不多。
對此，針對國內(nèi)非晶合金絲材發(fā)展現(xiàn)狀和特點，張華建議從以下4個方面發(fā)力。首先，加大技術(shù)協(xié)作、協(xié)同力度，可先圍繞幾個重點目標進行技術(shù)積累，實現(xiàn)長久研發(fā)。其次，分解“卡脖子”技術(shù)難點，加大技術(shù)攻關(guān)力度，尤其須增強企業(yè)與高校、科研單位間的學(xué)術(shù)交流與合作，緊跟前沿，協(xié)同發(fā)展。再次，定期開展技術(shù)交流與研討，包括開展定期的創(chuàng)新交流或比賽、和國外先進技術(shù)企業(yè)進行定期合作與交流。最后，加快培育應(yīng)用市場，推進非晶合金絲材創(chuàng)新發(fā)展，大力開發(fā)非晶合金絲材應(yīng)用領(lǐng)域，尤其要促進其在水陸智能交通、無人駕駛、航天軍工、無人機等領(lǐng)域煥發(fā)新活力。
《中國冶金報》（2022年09月28日 03版三版）
