湖北日报:历时5年,武科大学生科研成果走上“中试线”

2023-04-12  点击:[]

学生科研走上中试线要花多久?武汉科技大学研三学生邬园园等人给出的时间是:五年。

4月12日,记者从武汉科技大学获悉,该校李享成师生团队制备出“FeCoRu”(铁钴钌)三元合金薄膜,给芯片披上“防护衣”,能吸收90%以上无用电磁波,吸波性能超过国际前沿芯片生产公司10个百分点,科研成果目前已进入中试阶段。

李享成教授和朱颖丽老师为学生介绍实验仪器 杨子豪摄

此项科研由导师提出方向,从参数调节到样品制备,在到进入中试车间,均由8位学生协作完成。

团队指导老师朱颖丽回忆,2019年,她进入武汉科技大学材料与冶金学院李享成教授团队,在阅读文献时,注意到科学家们发现了一种新的磁性元素——钌。

吸波材料(吸收电磁波的材料)是李享成团队的研究方向之一,科学家的发现引起了朱颖丽的关注,考虑将钌和常见的磁性材料铁、钴结合,提高吸波材料的性能。她将想法和团队学生成员、大三学生邬园园和吴宽宽沟通,尝试落地。

李享成教授为学生介绍实验仪器 杨子豪摄

钌是一种稀有贵金属,一克钌的价格在100元至200元,属于贵价的金属。

“钌不便宜,经费有限嘛,我们就尝试着一点一点加。”邬园园笑着说,做科研都是摸着石头过河,成员们将钌、铁、钴混合,制成磁粉测算吸波性能,出于成本考虑,团队由少到多地提升钌的比例,幸运的是,钌不是越多越好,在1%左右的添加量时,材料的吸波性能最高。

数据测出来了,科研才算走了第一步。团队很快遇到了更大的困难:一片巴掌大的薄膜,要想进入产业视野,实现科研转化,就得实现均质——随意切下一块,都能达到同等级的吸波性能。

朱颖丽老师对学生进行指导 杨子豪摄

电磁防护薄膜由磁粉和树脂制成,树脂起粘合作用。在电子显微镜下,磁粉并不是粉末状颗粒,而是片状物,若没有技术干预,树脂中的片状磁粉“东倒西歪”,吸波性能不佳。学生们决定改进现有装置,让片状磁粉“排排坐”,平行分布在树脂中,达到最高的吸波效果。

只有魔法才能打败魔法,“矫正”磁粉姿势也只能通过电磁技术来完成。团队设计出“磁场下的扭矩模型”,在薄膜制备过程中干预磁粉的磁场,最后实现了磁粉的有序排列,设备的制备也由学生主导推进。研一学生周耀飞回忆:设备制备从出模型到进行试验,一次就得将近3个月,反复多次后,磁粉姿势才成功实现矫正。

“扭矩模型”的创意和制备也是这项科研成果的亮点之一。

如今,师生团队和企业合作,将学生制备的芯片防护薄膜推上了中试线,管理学院的学生也被吸纳到团队中来,负责调研和部分沟通的工作。

朱颖丽为学生讲解实验 周嘉豪摄

产品走到中试线,是这项成果的“中点”,要给芯片披上这件三元合金防护衣,还要继续攻关芯片和薄膜的集成难题。朱颖丽坦言:科研想法对科研转化的贡献可能不足10%,能真正让产品落地,团队就要克服数据测算、实验制备、工艺流程等种种困难。

今年是邬园园进入实验室科研的第5年,“FeCoRu”三元合金薄膜是她跟进的多项科研中的一项。谈到五年科研的收获,她说:“一次成果能给科研工作者带来很大的信心,但科研本身就是永不停歇的攻关,遇到困难就要去找解决方案,这就是我最大的收获。”(湖北日报全媒记者 张歆)

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