本報(bào)實(shí)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(shí)，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(gè)場景：在未來，當(dāng)一個(gè)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(jìn)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(jī)、機(jī)器人、手機(jī)等智能化設(shè)備上得到普遍應(yīng)用，在人機(jī)交互、健康醫(yī)療、軍事領(lǐng)域也顯示出廣闊的應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)見，都有為描述的場景將在不遠(yuǎn)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(gè)問題，中科院寧波材料所研究員劉宜偉認(rèn)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(shí)現(xiàn)傳感器的自供電。
“非晶材料以其獨(dú)特的電磁學(xué)性能、抗腐蝕性能和強(qiáng)韌一體化的力學(xué)性能，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用?！敝锌圃簩幉ú牧纤魅?、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(rèn)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(shí)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(shí)，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(xiàn)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(diǎn)，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(jìn)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(dú)特的旋轉(zhuǎn)液體紡絲和單輥工藝生產(chǎn)磁性絲和高強(qiáng)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(yùn)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(jī)構(gòu)。目前，一個(gè)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(rèn)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(jìn)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(diǎn)，張華建議從以下4個(gè)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(gè)重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)積累，實(shí)現(xiàn)長久研發(fā)。其次，分解“卡脖子”技術(shù)難點(diǎn)，加大技術(shù)攻關(guān)力度，尤其須增強(qiáng)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(jìn)技術(shù)企業(yè)進(jìn)行定期合作與交流。最后，加快培育應(yīng)用市場，推進(jìn)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(jìn)其在水陸智能交通、無人駕駛、航天軍工、無人機(jī)等領(lǐng)域煥發(fā)新活力。
《中國冶金報(bào)》（2022年09月28日 03版三版）
