當前位置: 華文世界 > 科學

廈門這個重點實驗室研發高效能電子陶瓷,完成5G通訊技術關鍵元器件制備

2024-03-25科學

來源:【廈門日報】

羅學濤教授向學生講解太陽能電池片的結構和效能。

提起陶瓷,您想到什麽?是博物館的瓷器展品,還是日常生活中的杯盤碗盞,抑或是精美的陶瓷藝術品?但在現代高科技領域尤其是通訊及電子資訊方面,高效能電子陶瓷已成為一類重要的戰略新材料。

在廈門市電子陶瓷材料與元器件重點實驗室,記者看到,一個個密封袋裝著白色陶瓷粉體,看似平平無奇,但在經過共沈澱、幹壓成型、固相燒結等工藝後,白色陶瓷粉體搖身一變成電子陶瓷濾波器元器件。外觀呈條狀、薄片狀,重量僅幾克,就是這樣一個個電子陶瓷濾波器,成為5G網路訊號的「衛兵」,為5G網路遮蔽「雜音」。「高效能電子陶瓷屬科技前沿領域,為現代科技的發展提供了重要支撐。」廈門大學材料學院教授、博士生導師,廈門市電子陶瓷材料與元器件重點實驗室主任羅學濤這樣介紹。

紮根廈門 深耕材料領域厚積薄發

羅學濤教授十分低調,鮮少接受媒體采訪,但在業界尤其是產學研合作頗具知名度。紮根廈門20余年來,個人承擔國家及省部級課題20余項、承擔企業委托產學研合作計畫30余項,個人及與企業合作發明專利達100多件,為許多合作企業解決了生產中的關鍵技術問題。

羅學濤主要從事材料科學的研究,「材料主要有三大種類,金屬材料、陶瓷材料和高分子材料,我的碩士、博士階段學習及研究的主要是高溫結構陶瓷。由於企業發展需要,近些年致力於高效能電子陶瓷研發。」

2001年底,羅學濤作為人才引進來到廈門大學。「廈門創新氛圍濃厚,是創新創業、科學研究的沃土。」他表示。只有依靠自主創新,才能掌握真正的核心技術。也因此,羅學濤從未停止探索、前進的腳步。近年來,他所帶領的廈門市電子陶瓷材料與元器件重點實驗室,以高效能電子陶瓷材料與元器件、新能源材料與器件、光電功能材料與元器件為主要研究方向,結合廈門科技發展需要,開展了大量創新性基礎研究和套用基礎研究。

一塊小小的電子陶瓷材料,能變出多少花樣?壓電陶瓷、鐵電陶瓷、微波介質陶瓷、熱釋電陶瓷、通訊用6G Wi-Fi介質材料及元器件……這是實驗室給出的答案。「手機裏的微波天線、諧振器、濾波器……這些產品都是電子陶瓷元器件,電子陶瓷的用處非常多,套用廣泛。」羅學濤介紹說。

「死磕」技術難題 創新成果實作產業化

電子陶瓷濾波器便是實驗室一個重大創新成果,它有一個專業名稱——「基於通訊用高效能微波介質材料和器件的制備技術及產業化研發」。

隨著5G通訊技術的快速發展,濾波器的市場需求不斷增長。通俗一點說,濾波器的主要作用便是消除幹擾雜波。羅學濤告訴記者,濾波器包括小型金屬腔體濾波器、塑膠濾波器、陶瓷介質濾波器。其中,陶瓷介質濾波器在小型化、輕量化、低損耗、溫度穩定性、價效比上存在優勢,是目前最適合5G框架的技術路線。

但電子陶瓷濾波器從「書架」走向「貨架」,進入量產,並非易事。

陶瓷粉料的粒徑及分布均勻度,便是其中一個難題。「陶瓷粉料如果顆粒大,燒結時容易形成晶粒粗大和裂紋等缺陷,這就造成產品不穩定,甚至形成廢品。」羅學濤說,因此,陶瓷粉料分布要盡量窄、集中、均勻,「顆粒度大部份要集中在0.7~0.8微米(1公釐等於1000微米)。」最終,實驗室采取技術手段,透過均勻化共沈澱、超臨界幹燥、旋流研磨等特殊工藝,解決了這個難題。

一方面可制備顆粒分布均勻、具有優異介電效能的陶瓷粉體,一方面擁有小型多孔陶瓷器件的幹壓成型和高溫燒結工藝的關鍵技術,具有高品質因子、低介電常數的效能穩定的電子陶瓷濾波器被成功開發並實作產業化,這也標誌著實驗室完成了5G通訊技術關鍵元器件制備技術。

目前,實驗室合作企業廈門松元電子有限公司生產的電子陶瓷濾波器,得到了世界頂級芯片設計廠商的認可並作為推薦產品使用。

註重產學研 為企業科技創新助力

廈門松元電子有限公司、廈門鎢業股份有限公司、廈鎢新能源材料股份有限公司、廈門創業人環保科技有限公司……近年來,實驗室積極推進產學研合作及產教融合,為企業排憂解難,與企業簽訂了40多項課題,直接或間接為企業帶來上億元經濟效益,既提升了行業技術水平,又促進了經濟發展。

「實驗室面向科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向重大生命安全,積極服務廈門企業。」羅學濤說,實驗室有分析測試平台,有技術儲備,並聚集了一批專家人才,「企業提出技術需求後,我們可透過實驗室的技術平台找出問題並進行技術攻關,從而解決企業生產、制造過程中的關鍵技術問題,推動企業進一步發展壯大,加快形成新質生產力。」

據介紹,實驗室在2021—2022年這兩年間共承擔科研計畫79項,獲得授權發明專利28件、參與制定標準5項,獲得福建省科技進步獎、廈門市科技進步獎等6項獎項。羅學濤在為企業服務和產學研方面作出積極貢獻,2022年被福建省科技廳等八部門評為「福建省最美科技特派員」。

【名片】

廈門市電子陶瓷材料與元器件重點實驗室

廈門市電子陶瓷材料與元器件重點實驗室主要研究方向為高效能電子陶瓷材料與元器件、新能源材料與器件、光電功能材料與元器件三個方向。本著開放、共享、交流、合作的宗旨,實驗室兩年間為21家單位提供32批次的測試服務,實作23個科研計畫的成果轉化和技術服務。實驗室推進先進微波陶瓷元器件產業化行程,完成了5G通訊技術關鍵元器件制備技術;成功制備鋰離子動力電池高鎳NCM正極材料, 解決了鋰離子動力電池高鎳NCM正極材料的關鍵技術並推進了產業化行程。

(文/圖 廈門日報記者 劉艷)

本文來自【廈門日報】,僅代表作者觀點。全國黨媒資訊公共平台提供資訊釋出傳播服務。

ID:jrtt