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研究人员调查了磁传感器在汽车和医疗领域的应用

  • 科学
  • 2020-09-02 07:45:11
  • 来源:

DieterSüss及其实践伙伴在其基督教多普勒实验室中研究了磁传感器在汽车和医疗领域的可能应用。苏斯的技术在车辆的ABS系统和磁共振成像方面取得了首个成功。

对磁阻变化做出反应的传感器已经在硬盘中使用了很长时间。DieterSüss和他的团队研究了如何在其他领域实施该技术。研究是在维也纳大学物理系的一部分的基督教多普勒实验室高级传感与材料实验室中进行的。特别是,该团队研究了所谓的GMR和TMR 传感器。

GMR传感器基于发现巨磁电阻(GMR)的结果,阿尔伯特·费尔特(Albert Fert)和彼得·格伦伯格(PeterGrünberg)于2007年获得了诺贝尔物理学奖。简单地说,两位研究人员发现,材料的电导率除其他因素外还取决于:磁化方向。另一方面,TMR传感器使用隧道磁阻(TMR)的量子力学现象。TMR包含一个系统,其中两个磁性层被一个非磁性层隔开。DieterSüss和两个实践领域的合作伙伴在CD实验室中研究了GMR和TMR传感器在新领域中的可能应用。

新型传感器改善了ABS系统

该团队与全球领先的半导体制造商英飞凌合作,解决了汽车ABS系统中使用的新型GMR传感器中的一个众所周知的问题:当GMR传感器安装在特定位置时,该系统在磁编码方面变得非常不准确轮。DieterSüss说:“我们发现这些错误不是制造过程中错误的结果。作为替代,我们开发了一种全新的传感器-涡旋传感器,它可以解决问题并同时简化生产。我们在将传感器概念发布到Nature Electronics之前已获得专利。”

对于这项创新,该研究项目在2019年获得了Houska奖提名。Süss解释说,新传感器设计的应用对汽车制造商具有深远的影响:“英飞凌每年自身需要约1.8亿个此类传感器。能够测量车轮的转速或诸如ABS系统的方向盘位置之类的参数。”

首批3D打印的永磁体

该研究小组与磁体制造商Magnetfabrik Bonn合作取得了另一项非凡的成功:他们首次能够通过增材制造(3-D打印)生产永磁体。该过程使得能够快速且经济地生产复杂形式的永磁体。三维物体由大约90%的磁性材料和10%的聚合物组成。如果在生产过程结束时将物体暴露在磁场中,它会转变成永久磁铁。

维也纳研究团队是第一个使用这种3D技术的人。DieterSüss解释说:“我们的创新吸引了全世界的关注。这甚至是2016年《经济学人》杂志封面故事的主题。” 简单而精确的永磁体生产开辟了许多新的应用领域,包括在医疗领域。在这方面,实验室与维也纳总医院(AKH)合作研究改善磁共振成像(MRI)的可能性。

经验与灵活性

关于CD实验室高级磁感测和材料的非凡成就,Süss说:“一方面,我们在磁材料仿真方面拥有丰富的经验。另一方面,与业界合作伙伴的合作使我们有机会进行面向应用的研究并迅速实施我们的创新。如果没有克里斯蒂安·多普勒研究协会和我们的行业合作伙伴的灵活性和迅速的决定,我们将没有机会在国际舞台上成功竞争。”

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