据外媒报道,韩国科技信息部下属韩国材料科学研究所(Korea Institute of Materials Science,KIMS)粉末材料部的一支研究团队成功研发了全球首项能够连续生产第五阶段氧化铁(epsilon iron oxide)的技术。据悉,采用该技术生产的第五阶段氧化铁具有与钕(Nd)磁铁相当的高矫顽力,还可吸收毫米波。
连续生产第五阶段氧化铁(图片来源:韩国材料科学研究所)
具备高矫顽力第五阶段晶体相的氧化铁材料可以看作是唯一一款能够吸收超高频的磁性材料,超高频属于潜在的6G频段。到目前为止,只能在50纳米或更小的纳米颗粒中制成此类材料。日本的研究人员曾经通过一种间歇式湿制法成功生产了纯第五阶段氧化铁,但是过程涉及到很多耗时的工艺,而且产量很低。
KIMS研究团队采用了气溶胶工艺解决了低产量的问题,并通过在热室中利用喷雾干燥前驱体溶液,成功制成了一种将第五阶段氧化铁纳米颗粒嵌入至二氧化硅颗粒中的复合粉末。
当前驱体材料溶液被连续注入,液滴会瞬间变干燥,铁材料前驱体被困在二氧化硅干凝胶颗粒中,并在热处理期间限制颗粒长大。可以通过微米级粉末制造工艺连续生产第五阶段氧化铁纳米颗粒证明了毫米波吸收材料商业化的可能性,具有重要意义。
能够吸收电磁波的传统材料要么在高频波段的吸收能力较弱,要么在控制频段方面有局限性,而第五阶段氧化铁在超高频(30-200GHz)波段的吸收能力很强,具有用作未来通信部件材料的巨大潜力。
具有吸收毫米波能力的第五阶段氧化铁连续制造技术可用于毫米波5G/6G无线通信、无人驾驶汽车雷达传感器、隐身和低轨道卫星通信组件。此外,由于该材料是一种高矫顽力磁性材料,还可用于未来移动出行设备的电机部件。
目前,还没有公司生产出能够吸收毫米波的应用磁性材料的商业产品。美国、日本、德国等国只有两或三家企业能够生产吸收和屏蔽5G波段的材料。KIMS研究人员研发的技术有望在未来实现本地化,并向全球市场出口。
KIMS首席研究员Youn-kyoung Baek 博士表示:“第五阶段氧化铁能够在宽频段(30-200 GHz)内选择性地吸收超高频率。该研究的意义在于首次研发了第五阶段氧化铁连续制造工艺。该技术有望加速毫米波无线通信设备、自动驾驶雷达以及太空卫星通信吸收技术的商用化。”
目前,该研究团队正与多家公司讨论将大规模生产氧化铁吸波材料的技术转让,并在进行后续研究,希望将该材料的吸波能力提升至太赫兹范围。