【寧波日報】十年磨一劍，競逐磁傳感器新賽道
記 者 成良田 實習生 徐晨曦 通訊員 高曉靜 宣 科
一個黑色長條形物體，摸起來軟軟的，大幅度拉伸后，可以迅速復原。
這可不是一塊普通的布料，而是中國科學院寧波材料所科研團隊十年磨一劍研發(fā)的柔性可拉伸磁傳感器。
“以后，智能可穿戴設備就能用它來探測磁場，在導航、人機交互等領域大顯身手?！毖邪l(fā)團隊成員、中國科學院寧波材料所研究員劉宜偉說。
傳感器屬于傳統(tǒng)的電子元器件產(chǎn)業(yè)，是支撐整個制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的基礎和關鍵，其重要性不言而喻。不過，傳感器的柔性化完全是一條新賽道、一個前沿新領域。
“隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能可穿戴設備、可植入式醫(yī)療設備等領域的快速發(fā)展，柔性電子材料和器件受到廣泛關注?！眲⒁藗フf。
傳統(tǒng)的磁電功能材料與器件變形能力不足、應變作用下器件穩(wěn)定性差，這成為制約智慧醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大難題。
柔性磁傳感器件作為柔性電子器件中重要的一類，具有柔韌性、易攜帶、潛在的低成本、非接觸探測等優(yōu)勢，是未來磁傳感器重要的發(fā)展方向之一，成為國際高科技競爭的熱點領域。
2008年，中國科學院寧波材料所組建了柔性磁電功能材料與器件團隊，兩年后組建中國科學院磁性材料與器件重點實驗室，在柔性磁電材料與器件新賽道持續(xù)發(fā)力。
正是這一年，劉宜偉加入這一研發(fā)團隊?！叭绾伟褎傂缘碾娮悠骷鋈彳洠⒄莆杖嵝噪娮硬牧显谑挂蹢l件下物性的演化規(guī)律和微觀機理，這就是我們的研究?！彼f。
看似簡單的一句話，做起來卻極為艱難復雜。
“剛柔并濟”，這似乎是一對不可調(diào)和的矛盾。由于磁性材料的逆磁致伸縮特性，彎曲或拉伸狀態(tài)所產(chǎn)生的應力/應變，會改變磁性薄膜的磁各向異性，從而影響磁性器件的性能。
“在柔性襯底上制備磁性薄膜，并研究其在不同應力和應變條件下的磁電特性，是發(fā)展柔性磁電子器件的重要基礎。”劉宜偉說。
究竟如何實現(xiàn)傳統(tǒng)磁性材料的柔性化？應力和應變?nèi)绾斡绊懘判怨δ懿牧系奶匦裕咳绾卧O計柔性磁傳感器件并實現(xiàn)特定的功能集成？
圍繞一個個關鍵核心問題，研發(fā)團隊十年來接續(xù)努力?！拌F、鎳、鈷……我們實驗了十幾種不同材料，并為每一種柔性磁性材料建立數(shù)據(jù)庫?！?/font>
這些基礎研究是為了建立認知、總結規(guī)律，然后指導應用。
劉宜偉說，根據(jù)不同的應用需求，通過積累的數(shù)據(jù)庫，可以自主進行材料與結構設計的搭配，再結合細化的實驗驗證，找出最能滿足應用需求的組合。
十年磨一劍，科研團隊成功揭示了應力/應變對柔性磁性薄膜磁各向異性的調(diào)控規(guī)律和微觀機制，提出了增強柔性磁性薄膜磁各向異性應力/應變穩(wěn)定性的基本方法，實現(xiàn)了磁性薄膜在大拉伸形變情況下，磁性能基本保持不變。
在此基礎上，團隊制備了可拉伸的彈性磁傳感器，應用于仿生觸覺傳感器等領域，率先實現(xiàn)了微應力感知與同步數(shù)字信號輸出。
“柔性仿生觸覺傳感器，可以將觸覺信號轉化為生物脈沖信號，進而可以傳遞給大腦，對于智能假肢的應用具有重要意義。”劉宜偉說。
該研發(fā)項目是前沿引領下的基礎性研究，曾獲得了國家自然科學基金、973子課題、浙江省及寧波市等項目的支持。
“我們掌握了柔性磁性薄膜與磁傳感器的設計、制備、加工技術及物性調(diào)控規(guī)律，這為后面新型可穿戴設備的創(chuàng)新應用打開了一扇窗?！眲⒁藗フf。
硬核技術創(chuàng)新，讓團隊捧走了2022年度寧波市科學技術獎進步獎一等獎。8月中旬，劉宜偉代表團隊登臺領獎。
記者了解到，目前這一技術成果的轉移轉化也在加速推進中。
“我們希望開發(fā)一類、成熟一類、應用一類?！眲⒁藗フf，“未來柔性電子的應用場景會更多，能像布一樣折疊卷起的屏幕，能夠感應生物磁信號的電子皮膚等，這些都是今后努力的方向?！?/font>
?。ㄔ陌l(fā)布于2023年8月23日《寧波日報》第2版）
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