科学家研发出吸收6G波段电磁波的磁性材料并首次具备量产能力

2023-01-09 20:32:15 来源：cnBeta

(资料图)

由Youn-kyoung Baek博士和Jung-goo Lee博士领导的研究小组成功开发了世界上第一个连续制造Epsilon氧化铁的技术，该技术可以吸收毫米波，并具有相当于钕（Nd）磁铁的高矫顽力。研究人员在韩国材料科学研究所（KIMS）的粉末材料部的磁性材料部门，该研究所是科学和信息通信技术部下属的政府资助的研究机构。

具有高矫捷ε晶体相的氧化铁材料几乎是唯一能吸收超高频的磁性材料，这一范围包括6GHz超高频。到目前为止，它只在50纳米以下的纳米级颗粒中形成。之前日本研究人员成功地通过间歇式湿法生产出纯正的伊普西龙铁，但它涉及到耗时的多阶段工艺，导致产量低。

Epsilon的连续制造过程。资料来源：韩国材料科学研究所（KIMS）

研究小组采用了气溶胶工艺来解决低产量问题，并成功地生产出了复合粉末，通过在热室中喷雾干燥前体溶液，将Epsilon氧化铁纳米颗粒嵌入二氧化硅颗粒中。当前体材料溶液被连续注入，液滴被瞬间干燥时，铁前体被困于二氧化硅异构体颗粒中，并在热处理时被限制生长。Epsilon氧化铁纳米颗粒可以通过微米级的粉末制造工艺连续生产，这具有重要意义，因为它显示了毫米波吸收材料商业化的可能性。

传统吸收电磁波的金属在高频段的吸收能力下降，或者在控制频段方面有局限性，而Epsilon氧化铁由于在超高频段（30-200GHz）的吸收能力，作为未来通信部件的材料具有很大的潜力。具有毫米波吸收能力的Epsilon氧化铁的连续制造技术可用于毫米波5G/6G无线通信、无人驾驶汽车的雷达传感器、隐形和低轨道卫星通信部件。此外，由于它是一种高矫顽力的磁性材料，它可以用于未来移动性的电动马达部件。

Epsilon的形状、磁性能和电磁波吸收性能。资料来源：韩国材料科学研究所（KIMS）

目前，没有公司在商业上生产能够吸收毫米波的应用磁性材料的产品。在美国、日本和德国只有两三家公司生产5G频段的吸收和屏蔽材料。KIMS的研究人员开发的技术有望在未来实现本地化并出口到全球市场。

主要研究人员Youn-kyoung Baek博士说："Epsilon氧化铁可以选择性地吸收宽频段（30至200GHz）的超高频率。这项研究的意义在于，它开发了第一个Epsilon铁氧化物的连续制造工艺。该技术有望在未来加速使用毫米波的无线通信设备、自动驾驶汽车雷达和空间卫星通信的吸收器技术的商业化"。

这项研究是作为KIMS开发具有可调谐磁性能的磁性复合材料的项目进行的，由韩国科学和信息通信技术部资助。此外，这项研究还发表在9月23日英国皇家化学学会出版的材料科学领域著名学术期刊《化学通讯》上。目前，研究小组正在与许多公司讨论大规模生产氧化铁吸收材料的技术转让问题，并正在进行后续研究，以将吸波能力提高到太赫兹，即100千兆赫兹（GHz）或更高。

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