新聞通訊員 鄒逸凡 余蔓菲
隨著5G通信技術(shù)高速發(fā)展，生活中的電磁波環(huán)境日趨復(fù)雜，各種電子設(shè)備飽受干擾，甚至喪失性能，表現(xiàn)在通訊、導(dǎo)航等方面。讓無線通信在特定的電磁波頻段工作，同時屏蔽無用的電磁波，是國內(nèi)外科學(xué)家一直致力的研究。
在1.3—7 GHz的頻率范圍內(nèi)，僅需披上一層電磁“防護(hù)衣”，武漢科技大學(xué)李享成師生團(tuán)隊(duì)能讓任何一種電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)90%以上的電磁防護(hù)。9月9日，記者了解到，該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)磁場取向高能涂布機(jī)和新型仿真技術(shù)，可將團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計的“FeCoRu”（鐵鈷釕）三元合金薄膜實(shí)現(xiàn)可控化工業(yè)量產(chǎn)，已投入芯片、5G基站、艦船等產(chǎn)品使用。
釕在近6年才被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)具有室溫鐵磁性。團(tuán)隊(duì)將釕摻雜進(jìn)鐵、鈷兩種磁性元素，經(jīng)過多次模擬測驗(yàn)，于去年4月成功制出第一款“FeCoRu”三元合金薄膜，為芯片添上“防護(hù)衣”。該薄膜材料能有效覆蓋5G頻段，厚度僅200微米，電磁波吸收效率達(dá)到97%，高出其他器件性能近20%。中國工程院院士邵新宇稱贊團(tuán)隊(duì)成果“吸波性能超越國際領(lǐng)先水平”。
如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化？團(tuán)隊(duì)決定自主研發(fā)裝置，利用涂布技術(shù)進(jìn)行自動化量產(chǎn)。涂布是指將合金薄膜均勻涂覆在基材上，在這個過程中可通過控制涂層的均勻性、排列方式提高材料性能。團(tuán)隊(duì)推算出鐵鈷釕磁粉的磁場取向，自主設(shè)計磁場取向高能涂布機(jī)，使粉體成膜過程中受磁場高扭矩而定向有序排列，從而涂得更薄、更均勻。目前完成了中試階段并大批量生產(chǎn)。
為了讓新型薄膜材料應(yīng)用到更多領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)歷時4年自研強(qiáng)電磁損耗晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測模型，如今能夠十分成熟地按需定向設(shè)計材料。“晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測的參數(shù)設(shè)置尤為重要，某一小數(shù)值的錯誤可能引起全盤失敗?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人羅港濤說，團(tuán)隊(duì)在屢次實(shí)驗(yàn)中確定多個金屬元素的晶格常數(shù)、磁交換常數(shù)等參數(shù)，通過這些參數(shù)利用預(yù)測模型可模擬合金組分。
團(tuán)隊(duì)按照不同的場景和抑制頻帶范圍需求，精準(zhǔn)調(diào)控合金組分、確定摻雜比例位點(diǎn)，尋找最合適的“FeCoRu”薄膜材料。羅港濤介紹，給芯片設(shè)計“防護(hù)衣”時，由于摻雜比例、位點(diǎn)等不同，共有十幾萬種可抑制電磁波的晶體結(jié)構(gòu)，但利用該技術(shù)可從中直接篩選76種性能出眾的結(jié)構(gòu)再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。除了芯片“防護(hù)衣”，團(tuán)隊(duì)如今還設(shè)計出了抗太陽輻射、尺寸大、強(qiáng)度高的基站防護(hù)器件，以及抗鹽腐蝕、頻帶寬的艦船裝備。
據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)依托武漢科技大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，得到了省科技廳的大力支持，目前已擁有40篇SCI論文，12項(xiàng)國家發(fā)明專利。相關(guān)成果已在民用大中型企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售，并在艦船裝備關(guān)鍵器件上得到應(yīng)用。羅港濤表示，未來計劃探索醫(yī)療、衛(wèi)星等領(lǐng)域，覆蓋更高頻率，讓更多國家重器穿上國產(chǎn)電磁“防護(hù)衣”。
