海外磁性材料研究趨勢論文

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摘要：21世紀是以高科技為基礎的新經濟時代，在其發展過程中，新材料作為支柱、動力和先導，已引起各國的高度重視，尤其是發達國家為了搶占技術戰略高地，紛紛出臺了相關策略并斥以巨資。磁性材料作為新材料的一種，也是發展非常迅速的基礎功能材料，其功能、結構、用途也是十分廣泛的。而其在軍事領域中的廣泛應用更是成為各國強化軍事優勢的重要手段。磁記錄(存儲)是高新磁應用技術的集中體現，是發展計算機、信息產業和現代軍事的需要，也是磁性產業中附加價值最高的產業。目前，磁記錄已居世界上數據存儲技術的支配地位。

以電子自旋的自由度為基礎的自旋電子學的新進展引發了一場概念性革命，開始了一種名為“自旋電子學”的新技術，這為新一代器件提供了機會。該器件將標準電子學與自旋相關效應結合起來。自旋相關效應由載體自旋與材料磁性能相互作用引起磁致伸縮材料的長度可隨外磁場交變而反復伸長和縮短產生機械波，能夠實現電磁能(或電磁信息)與機械能、聲能(或機械位移信息與聲信息)之間的轉換，可以廣泛用于功率電一聲換能器、電—蟣換能器、傳感器和電子器件等方面。稀土超磁致伸縮材料已廣泛用于各尖端技術和軍事應用中。對傳統產業起著重要的影響。近年來，國外發達國家在這方面的工藝研究和應用基本完成，開始向商品化階段過渡，并開發出近千種應用器件。

吸波材料因軍民兩用的殊異身份，各國競相研究。幾十年來，通過摻雜、改變結構、放置方式，使吸波材料作用發揮得愈來愈好。但是，在軍用方面，它不能完全“隱身”。在民用方面，它不能完全抗干擾。因此，這也是當今研究的熱門課題之一。最近有報道，在一定入射角范圍。隨著入射角的增大，吸波材料的反射相應增大，故可以采用雙(多)基地雷達組網j】唱雖反隱身能力。若要“隱身”，則可從反方向思維進行。吸波材料的用途，大致有微波暗室、橋梁、建筑、隱形飛機、隱身坦克、艦船、隱形導彈等。

美國

美國作為一個軍事大國，其科技+分發達，在微波領域尤其如此。目前，美國從事微波多晶和單晶鐵氧體材料與器件研制生產的廠家約60多家，其產品占整個軟磁鐵氧體市場的2/3。表1為部分公司及其產品，這些產品主要用于雷達、衛星、通信、航空航天飛行器、電子對抗系統等領域。美國軍方2003年與Raytheon.LockheedMartin,NorthropGrumman以及IBM等軍品公司簽訂了共約33.5億美元的合同，用于研發雷達報苦系統、空中運輸控制、全球定位系統(GPS)、地面系統傳感器、寬范圍搜索系統、戰術照射系統、雷達天線、艦載防御導彈、PAC一3導彈、SM一3導彈等，其中海軍投入近20億美元。美國《微波與射頻》雜志總結了40年來的微波進展史，預計軍用及光通信市場為行業的重頭之一。在2002年美國加州召開的第10屆無線系統年會上，最熱門的話題為“WLAN"(無線局域網)，會上村田電子北美公司介紹了集成雙道有源濾波器件，它可濾掉9GHz以上的頻率，尺寸為9.5mmx12.5mmx2.2mmoIBM微電子公司了兩條標準IC生產線，包括功率放大器和電壓控制振蕩器。美國新近成立的VIDA產品公司集中研究高Q、寬調諧濾波器、振蕩器和頻率合成器的軍事和商業應用。該公司憑借其獨特的YIG技術優勢的進一步發展而得以擴大。這些進展包括:拓寬溫度范圍性能，振動不靈敏性，很低的驅動功率要求以及利用薄膜丫IG《丁F丫)共振器。

200，年。美國《國防報告》將太空和信息作為未來戰爭的兩個制高點。下大力氣改善太空、信息和情報技術。建立全球化網絡系統。把通信設施延伸到部隊的各個單位。逐步向信息化軍隊邁步。國防部將“網絡中心戰”列為未來美軍的主要作戰方式。還有，美國正啟動一系列傳感器計劃。支持陸軍的FCS(未來作戰系統)和“目標部隊”計劃。重要技術包括多傳感器融合。磁傳感器，交叉弓I導(Cross-Cueing)和動目標指示。美國陸軍直升機的A閃/ALA一212先進威脅紅外對抗(ATIRCM)系統是直升機的自衛系統。可以防止來自任何方向和處于任何飛行階段的紅外制導導彈的攻擊。該系統包括AN/AAR一57通用導彈告警系統(CMWS)、紅外干擾頭、對抗干擾箱和對抗干擾彈。另外.美國波音公司設計并研制X波段雷達陣列.從結構上要求能夠融入到將來的飛機設計中.如美國空軍的下一代傳感器飛機情報、監視和偵察平臺.此項目將在2005年10月完成。

對于新式武器電磁炮.美國在2002年8月撥款1640萬美元.研究高能微波武器《日PM)對目標系統的殺傷力和美國自己的系統遇到日PM時的受損程度。2003年1月，美國與加拿大Metatech公司簽署了一份為期7年的合同。研究美國衛星遇到諸如激光等直接能量攻擊時的受損程度。

日本

雖然日本在二戰后被限制發展軍隊.但其先進的工業技術、發達的經濟實力必然要影響到軍事。日本對于磁性材料及器件的研發.不僅用于商業.也用于軍事。例如.日本在其研究的新式潛艇上將采用很多新技術.包括安裝新型聲納.進一步提高探測能力.開發AIP技術;采用無漿推進、泵噴射推進、磁流體推進等新的推進技術.磁流體推進技術已在日本的超導電磁推進船“大和”號上進行了成功實驗。

日本是磁性材料及器件研制與生產大國.著名公司有大同、日立、川崎等。下面略舉幾家公司最新研究動向。

大同特殊鋼公司近年開發出撓性電磁波吸收體“DPR”系列。其主要特點是高溫環境下抗電磁干擾，可滿足電子機器、光纖通信多方面需求。該公司還估計到粘結磁體在電動機等方面的市場需求必將進一步增長。已計劃到2005年度其產量增長8成。即2005年生產能力由2003年的4000萬個增長到7000萬個。磁體年銷售額估計增長1.5倍達120億日元。

日立金屬公司生產的“Finemet”納米晶磁性材料，主要用于電子機器防干擾共態扼流圈。過去月產量30t，目前已猛增至120to2002年銷售額20億日元，計劃2006年要達到120億日元。該公司前不久吞并了美國Honewel公司的非晶金屬材料事業部。收買金額達數+億日元。以圖占領軟磁材料市場。

戶佃工業公司與明治大學共同研制成由Co.Ni和氧化鐵組成的只有30一40nm的納米磁粉，可獲得239一542kA/m(3000一6800Oe)的矯頑力，并可以在50℃保持，ODOh的熱穩性。

川崎鋼鐵公司新近開發出電磁線材。據稱為世界首創。可用于倒相電路中的變壓器或扼流圈，滿足了電磁器件小型化、異型化需求。

韓國

韓國在磁學研究方面的投入基金每年均有增加。目前，韓國與磁學有關的公司及產品見表20韓國現存公司的產業化需要與研究間的技術差距日益增大，如果韓國無法實現以自旋電子相關技術或其他為基礎的新產業，則無法在短期內輕易解決這個問題。

印度

印度從2003年1月開始，實施“薩姆尤科塔”電子戰;ii淺」。“薩姆尤科塔”技術由印度國防研究與發展組織(DRDO)負責開發，硬件設備由印度國家電子有限公司生產，所使用的電子干擾器使用頻率在1.5一500MHz之間，涵蓋了從高頻中頻之間的所有敵方電子頻率使用范圍;計劃中用的重要設施一拉簡德拉相控陣雷達，由印度巴拉特電子有限公司生產。該技術的有效使用壽命將持續到2020年。印度陸軍官員稱，首批26輛電子戰車輛已交付陸軍并投入使用，這些電子戰車輛裝備有印度自行研制的綜合監視系統。除“薩姆尤科塔”計劃外，印度陸軍還準備從海外引進一批電子戰干擾系統，開展反情報行動。

入到現役戰略、戰術飛機和防空導彈的改進工作上。俄對圖一160和圖95MS進行的中期改造中，不會對發動機或機身進行改進，而將重點放在導航、觀察和武器系統上。俄現役飛機所保留的升級項目蘇一27SM和蘇一34飛機，均采用了全新的電子設備。表3列出俄羅斯部分微波鐵氧體廠家及其產品。

歐盟

現在國家的邊界概念正在發生變化，整個歐洲國防工業正在朝著相互融合、相互協作的趨勢發展。歐盟第5個框架計劃(，998一2002)為信息社會技術(IST)設立了33億歐元的基金，其中關于磁性與光存儲方面的項目包括:磁光存儲、集成光學磁頭、超高密度存儲、磁噪聲與巨磁電阻效應(GMR)、磁學中的隧道結、電磁元件、平行光盤與多頻道系統。歐盟第6個框架計劃(2003一2007)分成兩步:一是生產公司與高技術研究實驗室結合，投入1000萬歐元基金用于建立完善的應用和短期產業化項目。二是促進高技能研發實驗室間的研究，以開發IST領域未來的技術。此框架計劃預算資金為36億歐元，其中一些關鍵項目包括移動通信、無線通信、可靠與安全性、納米電子學及月n胃的“電子健康”(e-i}alfn)。此計劃將繼續推進在過去5年中扮演重要角色的海t存儲技術。公務員之家

歐盟在微波方面的研究項目包括:微波真空器件用碳納米管，微波與先進CMOS(補充型金屬氧化物)技術集成，微電機系統集成相陣天線等英國國家物理實驗室(NPL)，主要研究實現微波測t在功率、衰減阻抗和噪聲方面所用標準的新方法，以及EMC和介電材料的測}oNPL的一個特別研究項目是利用新的非接觸電光傳感器對高架電源線的測t。英國日elfast大學高頻電子研究小組的典型研究項目包括毫米波前端和集成自追蹤天線用的靈敏結構，其中關鍵技術是研制具有低反射損耗的空間移相器。英國Loughborough大學的無線通信研究小組主要研究天線與無線系統，包括在移動和衛星通信系統、微波和毫米波工程中的應用。

法國政府為2003年到2008年的軍事預算提交了一個新法案，增加了國防開支。其中2003年開支達133億美元，比當前(2002年)增加11億美法國Lille大學電子、微電子、納米技術研究所的研究項目有現代電子、新釗料、微電子、納米電子、微波、光電子、電磁、聲學、超聲波、微系統、傳感器及測試設備。

結論

當今世界經濟發展的特點是日益顯現的世界多極化和經濟全球化，科技進步日新月異。各國在新材料、新產品、新技術方面的角逐愈來愈激烈，但另一方面科技間的協作也愈來愈普遍。世界磁性材料生產向中國轉移，增強了中國磁性材料工業的整體實力，提高生產技術，加速了中國成為世界磁性材料生產基地和銷售市場的建設。隨著時代的發展，磁性材料也必將在未來的現代化生活中放射出奪目的光彩。