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PA集团官网-西北工业大学卢乾波教授：系统梳理压电驱动器种类，为其应用提供“知识地图”丨专家访谈—新闻—科学网

2026-09-01 01:46:03公司新闻

压电驱动器，一个小小的器件，竟是3D打印机、呆板人、火箭、卫星等高科技装备不成或者缺的 成员 。

PA集团官网-微型忆阻型射频开关无需供电可保持工作状态—新闻—科学网

2026-09-01 01:46:02公司新闻

科技日报北京7月27日电（记者张佳欣）新加坡国立年夜学带领的国际研究团队开发出一种微型忆阻型射频开关，可于无需连续供电的环境下连结事情状况，并初次将其运用在可从头配置的单片微波集成电路（MMIC）中，实现了高频旌旗灯号调控。该结果有望助力5G及6G射频芯片向更小尺寸、更低功耗标的目的成长。相干结果发表在新一期《天然》杂志。

射频开关犹如无线体系中的“交通批示员”，卖力节制旌旗灯号是否经由过程，以和旌旗灯号传输路径的切换。2G通讯体系中，一个旌旗灯号收发单位凡是仅需4个射频开关，而5G及将来6G体系可能需要50个甚至跨越100个射频开关，而年夜量开关集成到芯片中，轻易造成芯单方面积增年夜、成本升高及能耗增长。

为解决这一问题，团队测验考试将具备“影象”能力的忆阻型射频开关引入通讯芯片。与传统射频开关差别，这种器件可以或许经由过程转变自身电阻状况节制旌旗灯号传输，并于断电后连结这一状况，无需连续供电维持配置。

研究团队使用二维质料六方氮化硼（hBN）制造这类开关。hBN薄膜被夹于两层金电极之间，厚度约8纳米。当施加短暂电脉冲时，hBN内部会形成或者断裂纳米标准导电通道，从而转变器件电阻状况。电脉冲竣事后，该状况仍能连结，使开关具有“影象”能力。

研究显示，单个hBN开关尺寸仅为2微米×2微米，而传统射频开关占用面积至少约0.1平方毫米，是hBN开关的2.5万倍。团队将hBN忆阻型射频开关集成到商用氮化镓芯片平台，并进一步实现了于可从头配置MMIC中的运用。测试成果注解，该器件可于最高100吉赫兹频率规模内事情，笼罩5G利用频段以和将来6G摸索频段。此中，机能最好的串联开关旌旗灯号损耗仅为0.3分贝。

研究团队还有将该器件运用在衰减器、功率分配器及滤波器等现实射频电路。此中，滤波器实现了6吉赫兹频率调治，证实该器件不仅可以或许作为功效单位运行，还有能完成完备射频电路功效。

下一步，研究团队规划摸索直接于氮化镓芯片上生长hBN质料的要领，以简化制造流程，并经由过程优化电极布局及芯片外貌处置惩罚提高器件寿命。同时，还有将使用计较模子辅助设计更年夜范围电路，并于现实制造前猜测其机能。

PA集团官网-深耕基础研究，为大国重器淬炼“钢筋铁骨”—新闻—科学网

2026-09-01 01:46:02公司新闻

■杨曦

“基础研究的每一一项庞大冲破，往往城市对于科学技能的立异、高新技能财产的形成孕育发生巨年夜的、难以估量的鞭策作用。”

这是中国科学院院士、北京科技年夜黉舍长吕昭平传授2020年1月于中心党校进修时期写下的一段文字。于他看来，真正具备倾覆性的科学研究，要回到基础科学问题自己，从头发明、提出并解决问题。

这一年，吕昭平得到国度天然科学基金“高机能金属质料”立异研究群体项目资助。这一撑持，既是对于他持久深耕高机能金属质料基础研究的必定，也为团队进一步深化学科交织交融、面向国度庞大需求凝炼基础研究要害科学问题提供了主要保障。近期，吕昭平主持的立异研究群体项目资助期满，评估成就优秀。

回望本身的科研之路，吕昭平展言：“我的发展跟科学基金的撑持分不开。”这句淳厚而竭诚的话语，道出了国度天然科学基金对于青年科研事情者的怪异意义——不仅于在提供科研经费撑持，更于在营建公允公道、鼓动勉励自由摸索的科研情况，为青年人材投身基础研究、自力开展科研提供托举。

36秒下决议

2007年，吕昭平作出一个转变别人生轨迹的决议。

彼时，他已经经于美国橡树岭国度试验室拥有一份不变的事情，并于非晶钢等前沿质料范畴取患上一系列冲破性结果，于国际学术界声名鹊起。然而，客居海外多年，吕昭平始终缺乏归属感。他不止一次于心中感叹：“中国才是我的家。”

与此同时，年夜洋彼岸的中国正处于新型工业化加快向高端设备制造冲破进级的战略机缘期，庞大设备对于高机能质料的需求日趋火急。吕昭平敏锐地预见到，全世界金属质料的基础研究与运用重心将向中国转移。当北京科技年夜学新金属质料天下重点试验室抛来橄榄枝时，吕昭平拨通了老婆的德律风问道：“咱们要不要回国？”老婆回覆：“听你的。”

这个影响他后半生的决议，从最先到竣事只用了36秒。看似迅速的定夺，实则源在贰心中深藏的家国情怀与学术信奉。多年后回忆起其时场景，吕昭平仍印象深刻。“咱们那时辰刚买了新居、新家具、新车，末了全卖了，举家回国。”面临新糊口、新出发点，吕昭平的心田无比笃定及结壮。他对于老婆说：“回国的觉得真好！有实事求是、当家做主的觉得！”

拥有自由、不变、公允的科研情况，对于一名初归故土的青年学者而言，是稳住阵脚、开疆拓土的要害。回国昔时，吕昭平依附海外科研积淀、对准世界科技前沿的研究选题，得到了青年科学基金项目（A类）的资助。

“从年青人发展的视角来看，科学基金至关主要。”于吕昭平看来，科学基金最难得的地方，于在它为青年科研职员提供了一个凭实力措辞、靠结果立品的发展平台。“你有实力、有结果，只要口碑有了，各人就会尊敬你、撑持你。”

最近几年来，国度天然科学基金委员会缭绕青年科研职员发展纪律，连续完美人材资助系统，出力于竞争择优的基础上增强为优异人材及立异团队提供长周期不变撑持。畴前移资助端口、为青年人材单设赛道到优化青年科学基金项目资助机制、摸索对于差别类型国内外青年科研职员分类撑持，一系列鼎新举措为更多青年人放心开展基础研究、敢于摸索原创问题营建越发不变的轨制情况。

吕昭平认为，科学基金的资助机制很是合适青年科研事情者的发展。基础研究周期长、奏效慢，需要持久堆集，要答应摸索及试错。科学基金既能于起步阶段赐与青年科研事情者决定信念与托举，也能于他们发展成长的要害阶段，连续提供不变而有力的保障。

化“敌”为友的思绪

金属是人类利用最早、成长最久的质料之一。吕昭平展言，恰是由于这个范畴汗青悠长、系统成熟，要想取患上原创性、倾覆性冲破，难度更年夜。

“真正有影响力的事情，应该像石子投入水中，要有波纹，有响声。”于他看来，做科研不克不及只是随着他人走，要勇于打破通例，于繁杂问题中捉住前沿机缘；要有持久对峙的定力，可以或许蒙受质疑、掉败及重复验证的压力，于不停追问中形成真正具备原创性的科学思惟。

持久以来，金属质料于强度与延展性之间存于着难以和谐的抵牾：强度越高，质料越脆、延展性越差，反之亦然。于传统金属质料研究中，氧元素一直被视为金属的“天敌”。它虽然能于必然水平上提高质料硬度，却会极年夜减弱质料延展性，使金属变患上像陶瓷同样易碎。

然而，吕昭和蔼团队却另辟蹊径，斗胆应用逆向思维，经由过程化“敌”为友的思绪，打破学术界持久以来的传统认知。团队以高熵合金为研究模子，于合金熔炼历程中引入含量高达2%的氧元素。成果出人意表：于高熵合金这类由多种元素组成的繁杂化学身分中，氧原子并未形成粉碎性的脆性氧化物；相反，借助高熵合金中独有的化学短程有序效应，氧原子与富含锆、钛的团簇联合，形成为了纳米标准的“有序氧复合体”。

使人意想不到的是，这一倾覆性结果最初的线索，竟源自一次因“炉子漏气”而致使的掉败试验。对于很多人来讲，这类因不测污染孕育发生的分歧格样品常会被直接烧毁。吕昭平却有着差别看法：“往往于那些糟糕糕的成果里，藏着意想不到的好工具。”于他看来，科学发明有时其实不于预设的乐成中呈现，反而会于掉败的试验里显露眉目。

为何“炉子漏气”反而带来了更好的成果？氧元素毕竟于此中阐扬了甚么作用？缭绕这些问题，吕昭和蔼团队最先了打破沙锅问到底的追索。

团队焦点成员、北京科技年夜学新金属质料天下重点试验室研究员刘雄军对于这一段过程深有感慨。他回忆道：“吕教员经常辅导咱们，做研究毫不能专挑轻易的工作做。咱们做科研不是为了纯真发论文，而是要把真实的理论机制弄清晰。”

今后三年，吕昭和蔼团队连续研讨，拍摄了几千张电子显微镜照片，重复解除滋扰因素，终究于原子标准上展现了此中秘密：适当氧原子进入高熵合金后，并未形成粉碎性的氧化物陶瓷相，而是形成为了一种新型“有序氧复合体”。这类复合体不仅没有让质料变脆，反而像一枚枚“钉子”钉住位错，使合金于变形历程中的塑性流变动加匀称。试验注解，该高熵合金的抗拉强度提高48.5%，同时连结了优良延展性，破解了持久以来金属质料强度与延展性难以兼患上的难题。这一倾覆传统认知的立异结果，是吕昭平团队得到2023年度国度天然科学奖二等奖的焦点孝敬。

从群体攻关到共轭之道

跟着基础研究不停向纵深推进，吕昭平愈发深入地领会到，全世界质料科学正于履历一场深刻的范式厘革。面向国度庞大需求，质料研究不克不及逗留在对于单一机能极限的寻求，必需越发自动地面向真实服役情况，鞭策基础研究向运用基础研究延长。

假如说青年科学基金项目（A类）助力了吕昭平科研生活生计的起步，那末立异研究群体项目则标记着这类撑持拓展到了学科交织交融、团队设置装备摆设与有构造科研方面。

吕昭平团队缭绕庞大设备对于高机能金属质料的火急需求，兼顾合金设计、质料表征、智能化设计等标的目的，使差别学科配景的科研职员形成攻关协力，凝炼出新的科学问题。

耐辐照质料是该立异研究群体项目研究的重点之一。核能质料于高温、高剂量辐照下易孕育发生浮泛及肿胀，致使机能掉效。传统质料重要依赖界面接收辐照缺陷，但于高温辐照下，强化粒子易发生不成逆消融，质料不变性难以保障。进步前辈核能体系服役工况愈发严苛，对于金属质料提出更高要求，高机能质料短板已经成为制约核能设备成长的焦点瓶颈。

针对于这一瓶颈，吕昭平团队提出了“低错配、强有序”的质料设计新路径。所谓“低错配”，是指强化粒子与基体相容性好；所谓“强有序”，则是指强化粒子内部原子摆列不变，能连续阐扬强化作用。与传统机制差别，这种质料中的强化粒子于辐照下可溶入基体，辐照削弱后又能从头析出。吕昭平用“葫芦瓢”形容这一机理：就像葫芦被按入水里，松开又浮起。经由过程动态的“溶入—析出”历程，质料于消弭辐照缺陷的同时连结强化粒子密度，统筹了高强度与耐辐照机能。

这项研究激发了吕昭平更深条理的科学思索。年夜国重器的真实服役情况，往往是高温、高应力与强辐照交叉作用的多因素耦合情况。基在此，吕昭平进一步提出了“共轭质料学”思惟。所谓“共轭”，就是打破机能之间的绝对于割裂与对于立，于繁杂的宏不雅体系中考量多因素的彼此制约与动态协同。他用“划皮划艇”作比方：风及日丽时，节拍一致就能划患上快；碰到暴风暴雨，则要按照风向及水流动态调解计谋、精妙共同。质料设计的要害，于在构建多机能、多机制间的动态协同共生。

这类深刻的“共轭协同”思惟，不仅精妙地表现于质料设计中，也贯串在他对于青年人材的造就及团队治理中。吕昭寻常用“田鸡”与“飞鸟”来比方一个富有创造力的团队：既需要年夜量“田鸡”式的科研人材，他们扎根学术水池的深水区，深钻细研，不舍日夜；同时也需要“飞鸟”式的战略人材，他们回旋在高空，以宏阔的视线敏锐洞察全世界学科演进的宏不雅走向与国度战略结构的庞大机缘。

“吕教员为团队成员都规定了可以或许最年夜化阐扬专业拿手的自力赛道。团队内部只有基在交织互补的合作无懈，没有抢占资源的内卷与恶性竞争。”刘雄军认为，这类及而差别、包涵并蓄的团队文化，消弭了他们于职业成长中的焦急，使他们可以或许真正诚心诚意地沉浸在摸索科学真谛自己。

从青年返国时得到科学基金撑持到于高机能金属质料范畴连续深耕，再到领导团队面向国度庞大需求开展有构造科研，吕昭平的科研之路于追问中不停延长，也表现出科学基金撑持青年人材、鼓动勉励自由摸索、办事国度庞大需求的深远意义。

百炼方能成钢。吕昭平一起走来的发展与冲破注解，只有让更多青年科研事情者于公允公道、鼓动勉励摸索、撑持立异的科研情况中敢想、敢闯、敢为，才能不停夯实原始立异根底，以进步前辈质料为年夜国重器淬炼“钢筋铁骨”，助力实现高程度科技自主自强。

（作者单元：国度天然科学基金委员会科学流传与结果转化中央）

PA集团官网-为电力能源装备“串联电路”补齐最后几块国产“拼图”—新闻—科学网

2026-09-01 01:46:01公司新闻

■本报记者 甘晓

“你们就像串联电路上的要害元件，每个都不成或者缺，一旦哪一个环节出了问题，整个体系城市停摆。”清华年夜学机电工程与运用电子技能系传授何金良经常如许勉励青年学子。

这句话同样成了他地点团队的真实写照。于中国电力能源设备的“串联电路”上，他们正努力补齐末了几块国产“拼图”。

面临高端绝缘质料、要害器件持久依靠入口这把悬于中国电力行业头顶的白，清华年夜学机电工程与运用电子技能系科研团队选择迎难而上。

2020年起，于国度天然科学基金立异研究群体项目（如下简称立异研究群体项目）撑持下，由何金良担当学术带头人，曾经嵘、梁曦东、党智敏、张波、李琦五位传授为学术主干的团队缭绕高电压与绝缘技能睁开要害基础研究。

接管《中国科学报》采访时，何金良颇感欣慰地说：“于立异研究群体项目的撑持下，咱们用一系列基础研究结果，挣脱了我国输变电范畴要害绝缘质料、焦点电力电子和电力传感器件持久依靠入口的场合排场，把要害技能紧紧把握于本身手里。”

要害焦点技能是买不来的

电力能源设备支撑着电力体系的安全高效运行，比如这个重大体系的骨骼与心脏。然而，跟着电力科技不停前进，科学家们敏锐地意想到，现阶段想靠原创的物理道理来实现设备的倾覆性立异，变患上愈发坚苦。而经由过程质料及器件的原始立异来撬动电力能源设备系统的超过式成长，则成为破局的最优解。

持久以来，电网装备的研发遵照着一个简朴的线性逻辑，即把小尺寸、低电压的装备直接放年夜，做成更年夜尺寸、更高电压的版本。但尺寸放年夜绝非等比例缩放——绝缘、散热、机械布局，每一个方面城市冒出意想不到的工程难题。

更为严重的是，于已往很长一段时间里，中国电力体系虽然成长迅速，但底层要害质料始终受制在人。例如，高端环氧树脂、电容器薄膜以和电缆用的交联聚乙烯等焦点质料，均严峻依靠入口。

“懦弱的质料供给链让我国的电力体系犹如根底不牢的‘沙上城堡’。”何金良及偕行们为此深感担心。最近几年来，全世界商业格式风云幻化，这些基础质料一旦断供，电力设备将面对“无米下锅”的逆境。

“要害焦点技能是要不来、买不来、讨不来的！”何金良夸大，“从基础质料、焦点器件入手，实现自立可控，是时代付与咱们基础科学研究者的任务与责任。”

2019年，他们乐成获批立异研究群体项目，开启了有构造的科研新征程。

团队堆积了清华年夜学机电工程与运用电子技能系“进步前辈能源质料与设备研究团队”的资深主干西席与优异青年西席，各人各有千秋。曾经嵘深耕电力电子器件，李琦与党智敏推进电容器研发，梁曦东摸索超疏水外绝缘质料，何金良及张波则主攻绝缘质料和电缆、管道等焦点设备，而且各人的研究都扎根在共通的基础物理理论之上。

何金良说：“这类有机交融，让试验室装备与平台患上以高效共用，也让团队成员于交织会商中碰撞出立异的火花，实现了‘1+1 2’的协同效应。”

他们将科研的锚点深深扎根在国度最火急的战略需求之中，针对于我国新型电力体系设置装备摆设范畴被外洋垄断的痛点，周全缭绕电能传输体系的基础质料、焦点器件和高端设备开展体系性、前瞻性的基础研究，誓要打破垄断壁垒，实现自立立异。

曾经被不少人视为“瞎厮闹”

于立异研究群体项目撑持下，何金良领导团队于国际上率先提出“智能绝缘质料”的原创观点，勾画出电力仿生新质料的成长蓝图。根据这一构思，这种质料具备自顺应、自诊断及自修复的功效，犹如被付与生命。他们信赖，智能绝缘质料将催生全新的、具备内生智能的电力能源设备。

何金良坦言，这一构思提出以后，曾经被不少人视为“瞎厮闹”。然而，颠末数年潜心研讨，团队于道理上实现了质料的机能自顺应调解、自立诊断与主动修复功效，并将智能绝缘质料加快转化为年夜国重器上的现实运用，从观点走向实际。

面临特高压套管这一全世界性难题，团队发现了电场自顺应调控复合质料，制备出“自均场套管”，实现了高压套管从传统的布局均压向全新的自顺应均压的代际冲破，可谓一场技能革命。

特高压套管是电力运送的“超等咽喉”，重要运用在换流站及变电站。它犹如一根穿过墙壁的巨型绝缘管，内部导体承载着特高电压及年夜电流，外部则毗连零电位的接地金属外壳或者墙壁。高压导体与外壳之间的绝缘厚度仅有数十厘米，运行前提极其严苛，是公认的技能制高点。

“强电场与年夜电流孕育发生的热场彼此耦合、交叉，致使电场漫衍极难节制。”何金良暗示。传统技能线路于特高压直流工况下已经迫近物理极限，难以从底子上解决电场节制难题。

为此，团队独辟蹊径，研发出一种具备非线性特征的智能复合质料。该质料犹如为套管装上了“神经体系”，可以或许敏锐感知内部电场与温度的细微变化，并主动调治自身的电阻率或者介电常数。当电压升高或者温度巨变时，质料能主动将局部太高的电场“熨平”，实现电场的自顺应调控与动态不变，倾覆传统布局均压模式。

今朝，团队已经乐成研制出±200千伏自均场套管样机，迈出了“从0到1”的要害一步。何金良满怀决定信念地说：“咱们但愿使用‘自顺应’的新道理，开发出机能更优、靠得住性更高的特高压套管，实现传统技能的换道超车和焦点设备的自立原始立异，再也不受制在人。”

于地下输电管道范畴，团队一样基在智能绝缘质料理念，研制出国际首台±500千伏直流输电管道，弥补海内外空缺。

据相识，深埋地下的直流输电管道重要运用在年夜范围清洁能源外送与超年夜都会供电。输电管道绝缘子持久受电、热、机械等多场耦合挤压，加上直流外貌电荷储蓄积累，很难持久安全运行。

为此，团队从基本物理纪律出发，发明了一系列气固界面电荷输运、储蓄积累及闪络的新征象，并研发出新型绝缘质料，实现输电管道绝缘子外貌电荷自顺应消失，从泉源上化解了危害。

何金良先容，该质料能按捺外貌电荷异样储蓄积累。直流输电管道内部绝缘子外貌电荷储蓄积累时，可以经由过程绝缘子外貌电阻率的变化来实现电荷自顺应消失，从而消弭闪络隐患，保障持久不变运行。

如今，国际首台±500千伏直流输电管道产物正推进安装，估计本年10月投运。±800千伏特高压样机也已经完成研制并开展实验，估计来岁试运行，为雅鲁藏布江下流年夜范围水电送出提供穿越雪山的最优解。

此外，团队于电缆绝缘质料范畴斥地了绿色新赛道，采用热塑性聚丙烯质料替换交联聚乙烯，从源头破解了退役电缆没法收受接管的环保痛点。

经由过程份子改性，团队补齐了聚丙烯脆性年夜、耐紫外老化差等短板，使其绝缘电阻率晋升一个数目级，持久运行温度晋升到105℃。今朝，团队结合中国石化北京化工研究院，建成千吨级出产线，10千伏至110千伏电缆已经于多省分投运，220千伏电缆正于举行测试，财产化稳步推进。

团队暗示，相干基础研究已经取患上阶段性进展，将来将周全推进基在新质料的超特高压套管、电缆和输电管道等焦点设备的研发运用。

把试验室搬进工场

于何金良看来，基础研究犹如一根强有力的杠杆，可以撬动整个电力设备范畴的自立立异成长。

他始终认为：“做科研必需超前一步、安不忘危。他人起步时，咱们必需思索怎样寻求卓着；他人领先时，咱们则必需寻求源头立异。”他夸大，好的基础研究结果该当顶天登时，兼具前沿性与极高的实用转化价值。

时间回溯到20世纪90年月，面临中国电网因工业污染致使的严峻“污闪”问题，团队成员梁曦东研发出抗污闪复合绝缘子化解了这一危机。随后，团队又开发出高机能避雷器，年夜幅降低雷击妨碍率，守护了万家灯火。

团队历经二十年从试验室到车间的打磨，使我国高端避雷器完全挣脱入口依靠，跻出身界顶尖程度并出口至全世界百余个国度及地域，成为闪亮的中国手刺。

回首这段过程，何金良总结出了一条名贵的工程科研规则：毫不能为了短时间经济好处而做科研，更不克不及于试验室里盲目寻求“完善”而凭空捏造。

为消弭尺寸放年夜效应带来的机能骤降危害，团队坚决砍失了冗长的试验室探索阶段，于验证基来源根基理可行后，将研发阵地前移至出产一线。于特高压直流输电管道研发中，他们直接把试验室搬进工场，使用企业加工与实验能力快速迭代，年夜幅缩短了从书架到货架的间隔。

“将基础研究与工程运用无缝跟尾，不仅缩短了研发周期，也实现了教研相长。”何金良暗示。

造就青年学生时，何金良最注重的是树立任务感，点燃他们心田的火焰。面临当下部门年青人的苍茫与疲倦，他认为，这往往是由于他们不知道本身的研究毕竟有何用场，缺少价值感。

何金良坦言：“必需将小我私家的研究与国度庞大工程、庞大需求慎密联合起来，让学生感应本身的芳华与时代同频共振。”当学买卖识到本身正于霸占一项国度急需的主要技能，且这项事情必需完成，不然整个工程就没法推进时，那种沉甸甸的责任感便会油然而生，内活泼力便会源源不停。

面向将来，团队确立了“定制化”的进步前辈研发理念。认真正洞悉了事物的底层运行纪律，见机而作地创造新质料、新器件及新设备便迎刃而解。“这就要求咱们于举行质料及器件的研发时，应从现实运用场景出发，摒弃冗余，删繁就简，聚焦于焦点功效上，将机能晋升到极致，做到简约而不简朴。”何金良说。

他们期待，将来的绝缘质料与器件再也不是陈旧见解的工业尺度件，将来的电力能源设备是可以或许按照特定场景按需定制的智能体。一幅电力设备聪明化、个性化的雄伟蓝图，正于何金良团队手中渐渐睁开。

PA集团官网-Journal of Materiomics十周年纪念专刊上线—新闻—科学网

2026-09-01 01:46:01公司新闻

Journal of Materiomics（无机质料学学报（英文））创刊在2015年，由中国硅酸盐学会主理，期刊的缩写为J. Materiomics。