智能传感功能材料国家重点实验室
简介

智能传感功能材料国家重点实验室是国家科技部于2015年9月批复建设的第三批企业国家重点实验室。实验室依托有研科技集团“国内一流工程技术创新基地和价值型高科技企业”的优势条件,紧密围绕“创新驱动发展”国家战略布局,快速推进新一代智能传感器核心技术的研、学、产、用,建设我国智能传感领域关键材料与器件共性技术基础创新和成果转化的重要国家级平台。

实验室按照“统筹规划、超前布局”的原则,围绕信息防护功能材料、电子元器件关键材料、装联材料与技术、微纳功能材料与器件等传统和特色领域,建立了以前瞻性技术为牵引,以关键核心技术为纽带,以行业技术应用为目标的发展战略。同时,实验室面向人工智能、物联网、5G通讯等领域对微纳传感器的巨大需求和传感功能材料国产化应用薄弱的现状,聚焦科学仪器、工业装备及汽车产业高端智能传感器的“卡脖子”难题,突破多种传感器用敏感材料、封装材料等系列功能材料核心共性技术,为我国新型传感功能材料、智能传感器件行业的技术进步、实现可持续发展战略奠定坚实的技术理论基础。

研究领域及方向
(1)信息防护功能材料

高能粒子和射线辐射防护屏蔽材料方向,长期致力于高能粒子和射线辐射防护屏蔽材料的研发,包括铝基复合屏蔽材料、镁基复合屏蔽材料、铁基复合屏蔽材料以及高密度复合屏蔽材料等研究方向,在金属基复合屏蔽材料方面取得了较为显著进展。

电磁屏蔽材料方向,实验室在宽频电磁屏蔽材料、低频强磁场屏蔽材料、弱磁场屏蔽材料、薄膜电磁屏蔽材料、柔性电磁屏蔽材料及电磁兼容相关技术和系统解决方案等方面开展了系统的研究开发,形成了一系列新技术和科研成果。

吸波材料与器件方向,实验室主要开展S波段吸波材料、微波衰减材料、微波吸收剂、高温吸波涂层、大功率吸波负载和环形器以及滤波器元件的研发和生产,产品和技术应用于电磁元器件、隐身、微波通信和民用建筑等领域。

(2)电子元器件关键材料

真空维持材料及器件方向,长期致力于真空维持材料及器件的研发、生产。成功开发出内/外加热型吸气元件、吸气薄膜、无需激活吸气元件、吸气剂泵、吸气靶材等系列产品,广泛应用于陀螺仪、电子管、行波管等高端核心电真空器件及MEMS器件与晶圆级封装等领域。

电子陶瓷材料及器件方向,要从事高储能密度介电材料、微波介质陶瓷材料及相关器件、耐高温高发热率热防护涂层材料的研究开发。相关产品和技术成功应用于智能电网、脉冲功率源、高压直流电源等领域。

电真空难熔金属材料及制品方向,开展金属化钼粉/锰粉/钨粉、铜钼铜叠层复合材料、栅网加工用钼箔、真空电子级高强韧钼棒等结构/功能一体化真空电子材料的研发与生产,产品应用于真空灭弧室、行波管、速调管、磁控管、开关管等真空电子器件领域。

(3)装联材料与技术

特种焊料及异质材料连接技术方向,从事异质材料焊接技术、焊接材料的研发与生产,实现了Al2O3、Be2O3、AlN、蓝宝石、金刚石等陶瓷材料与无氧铜、不锈钢、可伐合金、钼合金、铌合金等金属之间的直接封接。研发和生产的特种焊料及焊接制品先后为“载人航天”、“探月工程”、“高分辨对地观测”、“北斗”、“三代核电”、“09”系列等国家重点工程与型号提供了关键配套材料和部件。

电子浆料方向,致力于厚膜微电子技术用稀贵金属浆料的研发和生产,包括Au、Ag、Pt、Pd超细粉末,气体传感器、温度传感器及加热器用铂系列电子浆料、银钯铂系列导体浆料、有机金化合物浆料。形成了汽车氧传感器、NOx传感器、Pt100铂电阻温度计、雷达滤波器等系列产品和相关技术服务,具备厚膜微电子器件用贵金属浆料的研发能力。

超硬材料及工具方向,国内较早开展超硬材料及工具的研究开发,形成了具有自主知识产权的硬质合金及陶瓷等硬质材料制备技术和超精密微细加工技术。产品包括全系列楔形劈刀、水刀砂管、非球面透镜模具材料、超粗/纳米晶硬质合金等,实现了批量稳定供货,相关产品和技术服务广泛应用于半导体、微电子、超硬工具、精密模具等行业领域。

靶材方向,基于高纯金属制备及粉末冶金技术,形成了具有自主知识产权的系列靶材产品和技术,包括功能薄膜用靶材、装饰颜色靶材、硬质工具涂层用靶材、稀贵金属靶材、旋转靶材、相关技术服务,具备稀有特种靶材的研发生产能力。

(4)微纳传感功能材料与器件

依托有研集团雄厚的功能材料基础与微纳加工平台工作条件,逐步形成以红外探测器、气体传感器行业应用牵引,以医疗健康、工业汽车领域传感器应用关键功能材料及核心器件的前瞻性研发布局,同时开展磁、压电、红外、拉曼等方面功能材料开发及器件探索。

在环境传感器领域,聚焦MOS原理VOC、NOx气体传感器,经技术攻关和联合研发,研制出性能优良的气敏材料、集成MEMS微热板实现低功耗、小尺寸的气敏传感器,塑封形成低成本的MEMS气体传感器及检测模块。

在高性能MEMS红外探测器领域,聚焦具体应用场景,紧密结合下游用户,开展面向医疗监护仪、医疗麻醉气体检测、二氧化碳分析仪以及工业排放、火焰探测、物联网智能硬件、军事勘察等领域应用的高性能热释电探测器研究。突破了超薄热释电材料的加工制备及薄膜材料可控生长关键工艺技术,实现了中红外高吸收率纳米材料的大面积图形化研究及可控制备,设计开发了集成降噪结构的电流型读出电路。

在工业汽车领域,面向柴油车尾气监测需求,开展柴油发动机尾气检测用高性能固体电解质NOx传感器相关基础研究和工程化开发,实现从基础材料、贵金属浆料、传感器设计、电控读出电路及高可靠封装关键技术突破。

在医疗健康领域,针对细胞大小、特定液体测试环境等设计纳米线场效应传感器,利用8吋CMOS工艺生产线,搭载微流控通道制备形成均匀一致性好的硅纳米线传感器,用于检测细胞表面钙离子通道,免疫细胞对肿瘤细胞作用、肿瘤标志物等疾病诊断中。

人才队伍

实验室拥有一支以屠海令院士领衔、中青年学者为骨干的优秀研究生导师队伍,包括博士生导师7人、硕士生导师10人。实验室长期聘请中国科学院、清华大学、北京协和医学科学院等国内知名研究机构的知名学者为兼职导师,积极开展以智能传感技术为引领的多领域、多学科的集成研发和人才培养工作。

交流与合作

实验室遵循“开放、流动、联合、竞争”的运行机制,面向社会全面开放,充分有效地利用现有科技资源,充分发挥其在人才培养、科学研究、成果转化中的重要作用。实验室长期与麻省理工学院开展合作交流,在器件设计和MEMS工艺和人才培训等多领域取得显著成果;与企业开展对接合作,与航天科技、航天科工、中国电科等下游企业建立了需求对接与合作;与MEMS传感器封装企业山东盛品电子技术有限公司合作成立了重点实验室济南分实验室,整合双方的优势,共同推进相关MEMS传感器的产业服务及应用;微纳加工公共平台面向社会开放使用,在镀膜设备、形貌分析设备上共享率较高,为相关高校科研院所及所在怀柔园区企业提供了共享服务。

成果与荣誉

“十三五”期间,实验室先后承担了国家重点项目、国家自然科学基金重点项目/面上项目/青年基金、863计划项目、国际合作项目、北京市科技计划项目、配套项目等50余项纵向研究课题。实验室注重科技成果的转化应用,多项重要研究成果广泛应用于国家相关重点工程型号以及高端民用领域。