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新材料超級軟磁產(chǎn)業(yè)化 或?qū)⒔鉀Q無人機(jī)續(xù)航難
星之球科技 來源:宇辰網(wǎng)2016-09-07 我要評論(0 )
據(jù)媒體報(bào)道,8月30日,由中國科學(xué)家自主研發(fā)的易造超級軟磁材料在滬全球首發(fā)。
據(jù)媒體報(bào)道,8月30日,由中國科學(xué)家自主研發(fā)的易造超級軟磁材料在滬全球首發(fā)。在發(fā)布會上,寶汽控股集團(tuán)正式簽約并委托易造材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)華博易造首批打造50萬臺新能源車的輪軸電機(jī),并將在3年內(nèi)擴(kuò)大到500萬臺,意味著超級軟磁新材料已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)青睞。
業(yè)內(nèi)人士稱,與傳統(tǒng)3D打印材料不同,這一超級軟磁新材料有望在綜合性能、設(shè)計(jì)思路及工藝路線等多方面顛覆傳統(tǒng)制造業(yè),讓電機(jī)、變壓器、逆變器變得更輕、更小、更高效。除了電動汽車外,易造還將為新能源、無人機(jī)、航天、醫(yī)療器械、空調(diào)、輸變電、輪船等諸多領(lǐng)域帶來革命性的轉(zhuǎn)變。
續(xù)航是行業(yè)之痛,突破技術(shù)迫在眉睫
在電動汽車領(lǐng)域,充電樁少、充電困難、續(xù)航能力弱是制約產(chǎn)品推廣的重要原因。為此,電動汽車龍頭特斯拉近年來正積極布局快充領(lǐng)域,計(jì)劃建更多的超級充電站以滿足特斯拉的需求。
在無人機(jī)領(lǐng)域,雖然視覺定位、高清圖傳、感知壁障等一系列先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展,續(xù)航這個根本問題卻始終沒有得到有效解決。
拿警用無人機(jī)來說,今年7月湖北等地遭受暴雨期間,武漢市公安局視偵支隊(duì)的劉大隊(duì)長在接受采訪曾表示,目前常規(guī)的無人機(jī)航時偏短,扣除掉起降和返場,真正能執(zhí)行任務(wù)的時間并不長,而武漢市區(qū)湖泊眾多,長江和漢江穿城而過,在很多場景使用時并不具備返航更換鋰電池的條件,而且有效覆蓋半徑小的話,干警在執(zhí)行任務(wù)時往往仍然需要先驅(qū)車至任務(wù)地點(diǎn),再放飛無人機(jī),因此對一些突發(fā)事件的響應(yīng)也不是很及時。
哈工大信息與電氣工程學(xué)院副院長孫明健曾表示:“航時是工業(yè)級無人機(jī)解決一切作業(yè)難題的先決條件。”一旦解決了航時問題,將會極大地?cái)U(kuò)展工業(yè)級無人機(jī)應(yīng)用場景和用途,許多之前因?yàn)楹綍r有限而造成的問題將迎刃而解。
隨著技術(shù)的改良,以氫燃料和石墨烯等為代表的新能源和新材料正逐漸改變汽車、無人機(jī)、航空航天等制造業(yè),“易造”超級軟磁材料的問世,為新材料領(lǐng)域再添了一名成員,其有望通過讓電機(jī)、變壓器、逆變器變得更輕小高效,為制造業(yè)的續(xù)航問題,帶來新的解決方案。
新材料超級軟磁產(chǎn)業(yè)化 或?qū)⒔鉀Q無人機(jī)續(xù)航難
從純鐵到非晶合金,軟磁材料種類豐富
其實(shí)軟磁材料已有百年歷史。軟磁材料是指具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料,如硅鋼片、純鐵等,具有易磁化、易去磁且磁滯回線較窄等特點(diǎn),常用來制作電機(jī)、變壓器、電磁鐵等。
軟磁材料的發(fā)展始于19世紀(jì),代表材質(zhì)為純鐵,20世紀(jì)以后,在工業(yè)化浪潮的推動下,軟磁材料得到迅速發(fā)展,并相繼出現(xiàn)了硅鋼、坡莫合金等形式。之后在無線電技術(shù)的需求下,上世紀(jì)40年代又發(fā)展出了適用于射頻的磁粉介質(zhì)和鐵氧體材料。
時代的發(fā)展不斷對軟磁材料性能提出更高的要求,上世紀(jì)90年代前后,多種性能優(yōu)異的非晶合金軟磁材料相繼誕生。特別是1988年,日本學(xué)者基于的非晶合金軟磁材料發(fā)展的納米晶合金材料,更是憑借著高飽和磁感、高磁導(dǎo)率、高居里溫度、低損耗等特性,將軟磁材料推向了一個新的高度。日本日立金屬公司取得專利后,即將這種材料產(chǎn)業(yè)化,現(xiàn)如今納米晶合金材料已經(jīng)進(jìn)入各個應(yīng)用領(lǐng)域。
經(jīng)過百年的快速發(fā)展,軟磁材料已經(jīng)包含多種品類,各有優(yōu)劣。下表是硅鋼和非晶合金的對比分析:
正是因?yàn)椴煌牧细骶咛攸c(diǎn),業(yè)界才一直致力于推陳出新,將不同的優(yōu)勢相結(jié)合,以找出更優(yōu)的新材料。
兼具非晶和硅鋼優(yōu)點(diǎn),超級軟磁有哪些優(yōu)勢?
華博易造科技發(fā)展有限公司CEO王雪蓮介紹:“之所以取名易造,是取意于容易制造,它結(jié)合并兼具了非晶和硅鋼的優(yōu)點(diǎn),又克服了目前軟磁材料行業(yè)內(nèi)全球性的工藝難題,可以根據(jù)應(yīng)用場景需要隨時修改相關(guān)技術(shù)參數(shù)和規(guī)格指標(biāo),屬于一種超級軟磁材料。”
有專業(yè)人士表示,易造材料因其密度和磁通量的可調(diào)節(jié)性及天然粉末狀的外形特征,只需簡單的冷壓和燒結(jié)工藝讓高端制造變得非常容易,基本能一攬子解決中國航空、航天、高端裝備制造等諸多尖端領(lǐng)域長期被困擾的“心臟病”問題。其核心原因在于易造材料的飽和磁通量可達(dá)到2.06特斯拉、壓制密度高達(dá)7.69c?,遠(yuǎn)超軟磁材料最高標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)立者日本日立非晶材料(日本日立非晶材料的實(shí)際測得最高飽和磁通量為1.64特斯拉、密度為7.18g/c)。
此外,軟磁材料還具備輕小的優(yōu)勢,易造研究院首席研究員黃穗舉例道,以市面上某國際知名品牌純電動車為例,其設(shè)計(jì)值是整車重量950公斤,但是實(shí)際上線銷售后,整車重量1120公斤左右,如果使用易造輪軸電機(jī)作為改良的話,可以把整車重量降到約650公斤,在其他參數(shù)不變的情況下,續(xù)航里程能翻倍。“如果制造一個變壓器需要100公斤傳統(tǒng)材料,那么使用易造材料大概只需要40公斤不到,節(jié)省60%以上”。
在價格和利潤方面,王雪蓮表示,“因易造材料的核心技術(shù)獨(dú)占性及產(chǎn)品的稀缺性,我們完全擁有產(chǎn)品的定價權(quán)。”目前國內(nèi)市場上以非晶帶材加工獲得的磁通量1.2特斯拉的非晶合金粉末價格約為12萬元/噸;國際市場上磁通量1.65特斯拉的非晶合金粉末價格在30—50萬元/噸;國際市場上與易造材料部分性能接近的高端軟磁材料價格區(qū)間為50萬元—350萬元/噸。磁通量為2.06特斯拉以上的易造超級軟磁粉末,即便是按國際高端材料的低位數(shù)價格50萬元/噸計(jì)算,利潤也十分可觀。
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