非晶合金又稱液態(tài)金屬，是兼?zhèn)洳Ａ�、金屬、固體和液體特性的新型金屬材料，其抗彎強度、抗拉強度、彈性形變等均優(yōu)于常用材料。作為近20年來國內外最炙手可熱的高新技術材料之一，非晶合金憑借自身突出的物理、化學和力學性能，一躍成為電子、電力、計算機以及通訊領域的關鍵材料。
我國的非晶合金研發(fā)起步于20世紀70年代，當時美國、日本、蘇聯(lián)，以及德國、英國等歐洲國家是這個領域最活躍的國家。國外對于非晶核心技術一直處于全面封鎖的態(tài)勢，這更是加深了我國在這一新型材料領域的攻關難度�，F(xiàn)階段，我們已經取得了該領域的重大突破，取得了舉世矚目的成果。
打破非晶核心技術封鎖，兩項商業(yè)應用已遙遙領先
3年前，在華為第一款折疊屏手機發(fā)布會上，一貫尋找產品特色的余承東，用了一頁PPT介紹了液態(tài)金屬，和用它制作的轉軸材料。至今，所有的廠商的折疊屏手機發(fā)布會上，這一轉軸材料從未缺席。
到目前為止，華為mate系列的鉸鏈配件是液態(tài)金屬在手機領域最大的應用案例。正是由于液態(tài)金屬的加入，才能在厚度較小的情況下達到鉸鏈支撐折疊屏手機的強度和精度的要求，重點解決了折疊屏手機目前面臨的一個重大痛點——折痕，經受住數(shù)十萬次的折疊測試。
根據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，中國已躍升為全球最大的折疊屏智能手機市場，這一趨勢主要得益于折疊屏技術的不斷創(chuàng)新和改進，使得手機屏幕能夠更加靈活地折疊和展開，提供更好的使用體驗，液態(tài)金屬功不可沒。
在我們日常生活中，除了折疊屏手機之外，最常見的應用領域當屬變壓器，甚至在國內誕生了單品全球占有率最大、掌控全球一半產能的龍頭企業(yè)。
變壓器是電力輸配中的關鍵節(jié)點，發(fā)揮連接電網各環(huán)節(jié)的作用，輸配電過程中變壓器產生的較大電力損耗引起嚴重的電量浪費。數(shù)據(jù)表明，2021年變壓器損耗達到了1628億度，約占輸配電損耗的40%，占全國發(fā)電量的2.6%。在節(jié)能減排的趨勢下，必須嘗試用新型材料來升級改造百億市場規(guī)模的變壓器，緩解電量浪費的狀況。
近年來，從國家電網、南方電網等大型企業(yè)公開的招標信息中發(fā)現(xiàn)，“非晶合金”類變壓器采購量較之前明顯增加。非晶變壓器較傳統(tǒng)硅鋼材料，空載損耗降低了60%—80%，具有節(jié)能效果先進性、使用成本經濟性的特點，對安全性、可靠性的要求較高，有望成為下游行業(yè)應用主流。
伴隨著新能源汽車發(fā)展的不斷推進，其應用范圍也將不斷擴大，將更多應用于電動汽車、儲能系統(tǒng)、充電樁等新能源技術領域，為電能設備提供更多靈活的解決方案，從而為中國非晶合金變壓器行業(yè)帶來更多發(fā)展機遇。
現(xiàn)如今，經過我們四十多年的奮斗，中國非晶合金產業(yè)不僅實現(xiàn)了從無到有的變化，甚至成功打破了國外非晶核心技術全面封鎖態(tài)勢，實現(xiàn)了非晶變壓器自主產業(yè)化，更利用這一新材料支撐起中國在全球折疊屏手機和變壓器市場的遙遙領先。
目前，我國的非晶合金科研人員占全球2/3，年輕研究人員水平越來越高，研發(fā)水平已超過日本和歐盟，與美國相當，成為世界第一梯隊，相關專利申請量全球排名第一。2010年我國建成首個年產 4 萬噸鐵基非晶帶材生產基地，打破國外壟斷，成為第二個擁有非晶帶材產業(yè)技術的國家。
自2010年以來，我國鐵基非晶帶材產業(yè)化應用已經有10多年時間，目前基本實現(xiàn)非晶合金產業(yè)全覆蓋。其中主要參與者包括安泰科技、云路股份、中研非晶、兆晶科技、江蘇國能、河南中岳等企業(yè)。據(jù)中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金分會大數(shù)據(jù)庫信息顯示，今年前三季度，我國鐵基非晶帶材產量接近10萬噸，占全球總產量約85%，成為全球最大的鐵基非晶合金產業(yè)國。
非晶合金走向縱深式發(fā)展，傳感器技術“四面開花”
傳感器技術作為信息技術的三大基礎之一，是當前各發(fā)達國家競相發(fā)展的高新技術，已經在智能交通、航天航空、消費電子、工業(yè)智能測量、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、電磁、軍事等多個領域有著廣泛的應用場景。美國公布的最新版“關鍵和新興技術”清單里新增的技術類別就包括網絡傳感器技術，并加大在該領域對中國的技術封鎖，而我國也已將傳感器上升為國家經濟和國家安全的戰(zhàn)略高度。
非晶合金因其材料具有獨特性質，是各類傳感器企業(yè)視為競爭性的材料，紛紛關注并希望在新一代產品能用上非晶合金為其賦能。
近些年，科學家們對電子皮膚不斷進行探索，因為它在智能機器人、仿生假肢、健康監(jiān)測等領域有巨大應用前景。電子皮膚的基本單元是柔性應變傳感器，然而現(xiàn)在的應變敏感材料，由于導電性差、能耗高、制作工藝復雜、成本高等缺點，極大地限制了電子皮膚的實際應用。所以，尋找新型應變傳感材料迫在眉睫。
利用非晶合金材料的優(yōu)越特性，中國科學院物理研究所和中國科技大學的聯(lián)合研究團隊研制了一種新型柔性高性能應變傳感器——非晶合金皮膚，表明非晶合金與傳感器技術的結合正在讓科幻變成現(xiàn)實。
更多的是，利用非晶絲作為關鍵磁敏材料制成的各種傳感器，相比市場成熟的并大量使用的磁阻傳感器而言，具有遲滯小、響應速度快、分辨率高、靈敏度高、功耗低的優(yōu)勢，它的應用已經切入到更多細分領域，參與到高精尖科技的國際競爭中來。
此外，用于實驗室環(huán)境磁場檢測的高靈敏度GMI磁傳感器已走進市場，有效緩解實驗室內部電磁環(huán)境污染帶來的負面影響。研究人員以鈷基非晶絲為核心敏感材料，采用非對角激勵方式測量磁場變化，相比于其他傳統(tǒng)磁傳感器具有明顯優(yōu)勢，可應用于實驗室環(huán)境磁場測量、地磁場探測、空間弱磁場探測等領域。
在俄烏沖突中，我們經常看到高精度導彈一詞，涉及到的地磁導航一直是軍方重點關注技術。相關軍迷提供的資料顯示，采用巨磁阻抗非晶絲研制成的高靈敏度、快速響應、高溫度穩(wěn)定性、低功耗的微型GMI微磁傳感器實現(xiàn)精準的磁導引，當三軸捷聯(lián)式GMI非晶絲磁強計分辨率提高到0.1nT可將磁導航的精度提高到1.5m左右。
的確，采用巨磁阻抗非晶絲研制成的微型GMI微磁傳感器可以實現(xiàn)飛機、艦艇、軍車、衛(wèi)星、導彈、炮彈和水下武器的地磁場全球定位和地磁場定向導航和地磁匹配制導，實現(xiàn)導彈、炮彈、炸彈、魚雷、巡航水雷等武器的磁導引，并對潛艇、隱形飛機、戰(zhàn)場部隊調動、甚至海底，電纜等進行遙感磁探測。
非晶合金微磁傳感器在醫(yī)療領域的應用也日益成熟，成為醫(yī)療電磁定位系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接影響到系統(tǒng)的定位精度，逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的X光檢查應用于射頻消融手術，在免受輻射的同時準確建立心臟三維模型、監(jiān)測記錄導管軌跡，提高手術的安全性。并在腫瘤穿刺、腎臟神經介入、鼻飼管、超聲影像融合等其他醫(yī)療及科研領域的應用也迅速擴展。
社會各界力量協(xié)作攻關，傳感器行業(yè)盛會呼之欲出
現(xiàn)階段，我國有不少傳感器、信號處理和識別系統(tǒng)仍然依賴進口，相關傳感技術產品的市場競爭力優(yōu)勢尚未形成，產品的改進與革新速度較慢。非晶材料傳感技術是非晶合金和傳感器領域十分值得重視的新賽道，或將成為我們眾多擬布局非晶合金行業(yè)彎道超車的一次重要機會，自主可控、國產替代仍是主要方向。再加上無論是十四五規(guī)劃，還是國家最近召開的中央金融工作會議精神，支持產業(yè)發(fā)展重點方向將重點支持科技創(chuàng)新，信號十分明確了支持科技創(chuàng)新的政策紅利將長期存在。
任何一項“硬科技”的誕生都需要經過漫長周期的努力，趕超國外先進水平絕不是僅僅靠單方面的力量，需要在“產、學、研、金、企、政、媒”各個環(huán)節(jié)形成行業(yè)共識、協(xié)作攻關。行業(yè)協(xié)會更要擔負起自身的責任與使命，積極組織協(xié)調社會各界力量，在促進學術交流和合作、推動技術創(chuàng)新和發(fā)展、探索應用領域和商業(yè)機會、增強行業(yè)影響力和聲譽等方面發(fā)揮重要作用。
文章來源：財經作者陳琦
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