新聞通訊員 鄒逸凡 余蔓菲
隨著5G通信技術高速發展，生活中的電磁波環境日趨復雜，各種電子設備飽受干擾，甚至喪失性能，表現在通訊、導航等方面。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，是國內外科學家一直致力的研究。
在1.3—7 GHz的頻率范圍內，僅需披上一層電磁“防護衣”，武漢科技大學李享成師生團隊能讓任何一種電子設備實現90%以上的電磁防護。9月9日，記者了解到，該團隊自主研發磁場取向高能涂布機和新型仿真技術，可將團隊自主設計的“FeCoRu”（鐵鈷釕）三元合金薄膜實現可控化工業量產，已投入芯片、5G基站、艦船等產品使用。
釕在近6年才被科學家發現具有室溫鐵磁性。團隊將釕摻雜進鐵、鈷兩種磁性元素，經過多次模擬測驗，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隊成果“吸波性能超越國際領先水平”。
如何實現產業化？團隊決定自主研發裝置，利用涂布技術進行自動化量產。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。團隊推算出鐵鈷釕磁粉的磁場取向，自主設計磁場取向高能涂布機，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。
為了讓新型薄膜材料應用到更多領域，團隊歷時4年自研強電磁損耗晶體結構預測模型，如今能夠十分成熟地按需定向設計材料。“晶體結構預測的參數設置尤為重要，某一小數值的錯誤可能引起全盤失敗。”團隊負責人羅港濤說，團隊在屢次實驗中確定多個金屬元素的晶格常數、磁交換常數等參數，通過這些參數利用預測模型可模擬合金組分。
團隊按照不同的場景和抑制頻帶范圍需求，精準調控合金組分、確定摻雜比例位點，尋找最合適的“FeCoRu”薄膜材料。羅港濤介紹，給芯片設計“防護衣”時，由于摻雜比例、位點等不同，共有十幾萬種可抑制電磁波的晶體結構，但利用該技術可從中直接篩選76種性能出眾的結構再進行實驗驗證。除了芯片“防護衣”，團隊如今還設計出了抗太陽輻射、尺寸大、強度高的基站防護器件，以及抗鹽腐蝕、頻帶寬的艦船裝備。
據悉，團隊依托武漢科技大學國家重點實驗室和教育部重點實驗室，得到了省科技廳的大力支持，目前已擁有40篇SCI論文，12項國家發明專利。相關成果已在民用大中型企業實現銷售，并在艦船裝備關鍵器件上得到應用。羅港濤表示，未來計劃探索醫療、衛星等領域，覆蓋更高頻率，讓更多國家重器穿上國產電磁“防護衣”。
