实验室要闻
乌镇实验室PI团队介绍系列之6——先进节能软磁材料与应用团队
软磁材料是信息通讯、新能源汽车、5G终端、智能制造和清洁能源等多个高新产业的关键材料。随着第三代宽禁带半导体的技术突破和走向应用,电力电子装备和元器件正朝小型化、高频化、高效化方向发展,现有软磁材料难以满足发展需求。与传统软磁材料和软磁粉末相比,非晶纳米晶合金带材及其粉末具有磁导率高、高频损耗低和饱和磁感应强度高等显著优点。但高频下微小元器件用非晶纳米晶粉末确难以制备,亟待突破其制备技术瓶颈和性能调控难题。
本项目基于前期非晶软磁合金研发与应用的深厚研究基础和粉末制备经验积累,研发高性能非晶纳米晶合金粉末成分体系,突破非晶纳米晶合金粉末制备和性能调控技术,发展高端电力电子元器件制备技术,并形成自主知识产权,占领技术制高点。同时,通过构建产学研用全链条协同创新,实现非晶纳米晶软磁合金粉末材料与器件产业化和应用,为我国家信息通讯、新能源汽车、5G终端、智能制造等高技术产业发展提供关键材料/器件和技术支撑。
团队介绍 团队由国家重点研发计划“特种软磁合金与应用”项目负责人/首席科学家、清华大学材料学院教授姚可夫担任负责人,核心骨干包括长春工业大学赵占奎教授、清华大学邵洋副教授,团队骨干均具有清华大学学习与工作经历和海外知名大学留学经历。研究团队长期从事非晶/纳米晶软磁合金的研发和应用,研发出了系列高饱和磁感应强度的块体非晶合金和非晶纳米晶带材合金体系,部分软磁合金在工业化生产线上成功规模化生产出宽幅带材,主要性能指标国际领先。团队将致力于解决非晶纳米晶软磁合金粉末材料研发、制备与应用的重大科学问题和关键技术问题。 研究方向 (一)新型非晶纳米晶合金粉末材料成分研发
不同于传统的晶态金属材料,非晶合金是在快速冷却条件下, 通过拟制结晶和快速凝固而获得的原子呈长程无序排列的固体材料。纳米晶合金则是通过对非晶合金进行纳米晶化热处理获得。非晶纳米晶软磁合金因其独特的结构特征而具有优异的软磁性能。但受雾化法制粉冷速限制,非晶粉末制备十分困难,亟需开发出兼具高非晶形成能力和优异软磁性能的非晶纳米晶合金成分体系。本项目将基于前期深厚的研究积累,研发出非晶形成能力强、软磁性能好、具有自主知识产权的非晶纳米晶合金粉末成分体系。
(二)非晶纳米晶合金粉末制备和性能调控技术 由于受到非晶形成的冷速限制以及粉末质量的要求,本项目依托乌镇实验室,建立水气联合雾化制粉装置,研究雾化工艺参数对粉末粒度和粉末质量的影响规律,形成粉末质量稳定可控的水气联合雾化制备技术,结合无机-有机复合绝缘包覆以及磁场热处理等手段,调控非晶纳米晶粉末高频软磁性能。本项目将突破非晶纳米晶粉末制备技术难题,制备出软磁性能优异的非晶纳米晶粉末材料,推动非晶纳米晶粉末的市场化应用。 (三)高端电子元器件研制及技术集成 本项目将结合非晶纳米晶合金材料硬度大、应力敏感等特性,研究成型压力、温度等工艺参数对磁粉芯和一体成型电感成型性能和软磁性能及电感性能的影响规律,探索低压成型方法和电感性能调控方法,发展非晶纳米粉末一体成型电感的成套制备技术,形成从材料到器件的成果转化,促进高频、高效、微型化电子元器件的性能提升和应用。 联系方式 欢迎在节能软磁材料和高频高效铁芯器件研发与应用方面开展技术合作。(苏博士:suyunshuai@mail.tsinghua.edu.cn)