打破国外技术垄断，成都教授团队让手机信号传输更顺畅

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打破国外技术垄断，降低手机生产成本

磁性基板为信号开辟“VIP通道”

乘坐公交、地铁时，不需要公交卡，刷手机即可；当你去商场或吃饭时，你的手机就是你的银行卡，结账时无需点击二维码，只需在POS机上刷一下即可支付成功；不用寻找数据线和插孔，手机放在桌上就能自动充电……这样的智能生活场景得益于近场通信（NFC）中一种叫做高磁导率磁性基板的材料。

“这种磁性材料可以摆脱电子干扰，实现良好的信号传输和连接。”成都电子科技大学微电子与固体电子学院教授邓龙江告诉科技日报记者，这种材料在国外的关键技术中早已得到应用。和市场垄断。经过10年的研究，邓龙江和他的团队在这一领域取得了突破。该技术不仅达到国际领先水平，而且成功实现产业化，改变了我国NFC天线基板材料长期依赖进口的局面。

如今，该技术已被魅族、华为、索尼等40多家国内外知名企业批量应用，覆盖智能手机、可穿戴设备等六大类数百种电子产品。目前，国内超过三分之一的手机品牌都在使用这种磁性材料，该材料的产能可满足一天约60万部手机。未来，该材料将拥有更广阔的市场和应用前景，将在支付系统、公交系统、门禁系统、无线充电等领域发挥重要的支撑作用。

技术差距使制造手机成为浪费金钱

“手机外壳中有很多金属部件，所以会存在‘电磁涡流抵消’的问题。电磁波进入后，遇到金属就会被吸收、反射，变得‘杂乱’，信号也随之消失。”就会受到干扰或者消失，就无法与外界顺利沟通。”邓龙江说。这种高磁导率磁性材料起到引导信号传输和连接的作用。

电子基板是电子信息产业的基础。主要起到元件支撑、散热、绝缘以及与外部电路互连的作用。是电子产品“集成化、轻量化、多功能、低成本”的重要技术保障。高磁导率磁性基板作为国际上近年来发展起来的新型电子基板材料，具有导磁率高、厚度薄、阻抗匹配效果好、易整合等特点。广泛应用于近场通信、无线充电、抗电磁干扰等军用和民用领域，为电子设备的进一步“薄型化、小型化、集成化”和可穿戴柔性电子技术的兴起和快速发展提供了技术支撑。 。

2008年前后，移动支付逐渐成为人们支付习惯的新宠。这种高磁导率磁性材料是支撑其的关键技术，并逐渐发展成为智能手机的标准功能。但掌握相关技术的是美国、韩国、日本等大型电子企业。与国外相比，我国在该材料领域存在系统集成能力不足、整体工艺水平落后、磁导率等关键技术指标较低等问题。 “一开始，由于我国没有掌握相关关键技术，所以花了很多钱从国外高价购买这种磁性材料。”邓龙江告诉记者，当时1平方米的磁性材料就要2000多元，这大大增加了电影的制作成本。手机的费用。

“把这种磁性材料做厚其实并不难，”邓龙江说，“但手机这么小的一个东西，这种材料只是手机众多部件中的一个，而现在的手机所采用的制备工艺使得材料变得越来越薄是必要且困难的。”看到国内该行业遇到的技术瓶颈，邓龙江于2008年带​​领团队进入该领域。

修改公式，使电磁波只通过专属通道

采访室里，邓龙江拿出实验样机向记者展示。手机背面的摄像头附近有一些天线。当天线被移除时，它是一个拇指大小的磁性基板材料，周围环绕着大量金属。 “基材的厚度只有头发丝那么薄，大约30微米—50微米，未来它的重量会越来越轻。”邓龙江表示，这样的磁性基板可以保证手机在复杂环境下传输天线信号，相当于与外界连接的传感器。

“其实，这种磁性基板材料以前就已经存在，但参数不适合这个领域，所以必须修改材料的配方。”邓龙江表示，团队选择了几种不同类型的材料，并在一套理论框架下完善了配方。经过重新设计和反复对比实验，最终发现这种材料在近场通信中发挥了更好的作用。

通过发明高磁导率磁性基板材料体系和配方，团队创造出如此轻薄的黑色陶瓷片，让电磁波在手机与外界之间“畅通无阻”地传输。 “电磁波在传输时，只会经过磁性基板的通道，不会受到各种金属成分的干扰。这是因为这种材料对电磁波的损耗最小，阻抗也最小。电磁波愿意“互联互通在这个地方，不会体现出来。”邓龙江说道。

“根据不同的手机型号，可以将磁性基板切割成不同的尺寸，然后将电路和天线安装在上面。”邓龙江表示，利用这种材料，天线的尺寸可以做得很小，并且可以取得很好的效果。影响。通过建立磁性基板的磁性参数与天线性能之间的相关性，团队提出了高密度集成磁性基板集成应用的设计方法。

“天线相当于人的眼睛，当它感知到外界能量的存在时，就会将能量耦合起来，接收或发送，并与电路重叠。”邓龙江表示，如今天线有了这种磁性材料的支撑，使得信号在充满金属的复杂环境下也能正常互联，传输速率显着提升，让手机等智能穿戴设备的NFC功能得以实现和腕带，以及智能电视和智能冰箱进一步发挥作用。

创新技术让材料“一石多用”

走进电子科技大学国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心烧结室，记者看到工作台上整齐地堆放着数万块名片大小的黑色磁性基材。 ，等待高温成型。 “烧结过程非常讲究，烧多少层、每层放多少材料，都对温度控制和加载烧结载荷有严格的要求，因为基材的最终结构是由温度控制的。”邓龙江表示，经过反复实验和计算，团队掌握了磁性基体高温蠕变和负载烧结的变化规律，以及烧结温度场和磁性参数的变化规律。

“这只是其中一个环节，走到这一步，至少经历了五个流程。”邓龙江说，虽然只是一块小小的陶瓷片，但其制备过程并不简单。它要经过制版和制浆。材料、铸造、切割、贴膜、烧结等步骤。

在邓龙江提供的实验视频中，记者看到，一块磁性基板放入水中，很快就溶解在水中。 “这是全球首次实现安全环保的水基铸造和磁性基体二次回归烧结的制备工艺。”邓龙江告诉记者，过去国内外这一领域都采用酒精等有机溶剂，因为材料是有机溶剂，可以达到很好的气溶胶溶解度，但有机溶剂既不环保，也不安全。它们不仅具有一定的毒性，而且在一定温度下存在爆炸点，这会对材料的后续生产和应用产生较大的影响。安全隐患。

“我们在选择这个工艺的时候，一开始就考虑到了安全和环保。”邓龙江表示，从​​有机体系转为无机体系的难点在于要达到高精度、铸造性好、适合批量生产。团队在关键工艺参数的控制上做了大量的工作，发明了PVA和PEG相结合的浆料配方系统、水性浇注专用浇注箱、排气设备等。

邓龙江表示：“这种全相溶水基体系铸造工艺采用水基浆料，成本低，设备维护方便，边料易于回收利用，使得这种磁性基材材料安全、环保、高效、低成本、高性价比的生产。”目前，团队从材料配方到工艺均实现了自主创新，形成了自主知识产权。不仅材料性能参数与国外提供的指标相比取得了显着进步，而且成本也降低了一个数量级，将达到1平方米。本来贵2000多元的大米材料价格降到只有200多元。外国公司很快失去了市场并逐渐退出该领域。邓龙江说：“现在这个领域基本上都是中国人主导的，过去我们只是跟随，但今天我们处于领先地位。”