实现高端薄膜过滤器跨越式发展

测控技术与仪器是涉及电子学、光学、仪器学、精密机械、计算机、信息与控制技术等多项前沿科技的一门综合性的高新技术,广泛用于航空航天、船舶海洋、军事国防、电子通信、新能源、电力、农业、汽车、轨道交通、无人系统装备、环境监测、科学研究、高端制造、安防监控和食品安全等“农轻重、海陆空、吃穿用”社会生活的各个领域。它是国民经济的“倍增器”,科学研究的“先行官”,薄膜过滤器军事上的“战斗力”以及法制法规中的“物化法官”,在当今的尖端技术领域中,重大成果的取得都和先进的测控技术与仪器是分不开的。

伴随全球新一轮科技革命和产业变革的兴起,先进测控技术及其高端仪器设备将是我国实现“制造强国”战略的关键基础,将成为支撑各领域创新发展的前沿和热点方向。为进一步落实《中国制造2025》国家战略,加快推动测控技术与仪器的创新及应用发展,满足各行业创新应用需求,由中国光学工程学会联合多家权威机构于2017年12月举办“2017中国测控技术与仪器大会”。

虚拟仿真实验室解决方案构建涵盖虚拟实验、虚拟仿真、虚拟互动的教学实验实训环境,为学生营造可认知、可感悟、可享受的学习环境,高等教育中可培养学生理论联系实际的核心能力。职业教育中可提升在校学生的岗位工作技能。此方案由一平台三系统组成,虚拟仿真数据平台为院校构建虚拟实验、虚拟仿真、虚拟互动的教学实验实训环境;虚拟仿真显示系统为老师打造便捷、真实且与教学实践研究深入结合的工作平台;虚拟仿真交互系统营造可认知、可感悟、可享受的学习空间;虚拟仿真集控系统培育学生理论联系实际的核心能力、提高学生上岗前的技能水平。此方案具有学科融合、教研相长、虚实呈现、软硬结合、集中管理、开发共享的特点。

钙钛矿是一类具有钙钛矿结构的铅基卤素半导体材料,薄膜过滤器广泛应用于太阳能电池领域。唐江介绍,事实上钙钛矿在医学成像方面同样大有用武之地,可以把高能射线变成可以灵活处理的电脉冲信号,实现非常灵敏的探测与成像。

目前市面上的医学成像仪器核心部件主要采用高光输出的闪烁晶体,熔点高,制备能耗大,成本高,还必须配合光电转换器件使用。新型钙钛矿辐射探测器,具有高灵敏度、低检测限、无铅化特点,且材料相比传统闪烁晶体需要的昂贵稀土材料,更加低廉易制取。

研究中,一个重要的问题是实现钙钛矿无铅化。唐江团队把铅基钙钛矿中的铅替换为银和铋,通过溶液法在低温下制备出铯银铋溴单晶,从而避免铅的使用。通过系统优化,最终制备器件综合性能达到甚至部分优于铅基钙钛矿和目前商用的非晶硒探测器水平。

在医学仪器领域深耕多年的谢庆国认为,尽管中国高端医疗器械市场已进入高速发展期,但是关键基础材料、核心基础零部件仍是高端医疗器械进一步发展的痛点。

谢庆国表示,若将无铅钙钛矿应用到高端医疗器械的核心部件开发中,将减少中国高端医疗仪器对战略资源稀土的依赖和需求,增强高端医疗产业的工业基础能力,形成从新材料到新部件到新装备的创新闭环,实现高端医疗产业跨越式发展。


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