磁傳感器及其未來應(yīng)用將進(jìn)一步研究。圖片提供：Dieter Suess等。
DieterSüss及其實(shí)踐伙伴在其基督教多普勒實(shí)驗(yàn)室中研究了磁傳感器在汽車和醫(yī)療領(lǐng)域的可能應(yīng)用。蘇斯的技術(shù)在車輛的ABS系統(tǒng)和磁共振成像方面取得了首個(gè)成功。
對(duì)磁阻變化做出反應(yīng)的傳感器已經(jīng)在硬盤中使用了很長時(shí)間。DieterSüss和他的團(tuán)隊(duì)研究了如何在其他領(lǐng)域?qū)嵤┰摷夹g(shù)。研究是在維也納大學(xué)物理系的一部分的基督教多普勒實(shí)驗(yàn)室高級(jí)傳感與材料實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的。特別是，該團(tuán)隊(duì)研究了所謂的GMR和TMR 傳感器。
GMR傳感器基于發(fā)現(xiàn)巨磁電阻（GMR）的結(jié)果，阿爾伯特·費(fèi)爾特（Albert Fert）和彼得·格倫伯格（PeterGrünberg）于2007年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。簡單地說，兩位研究人員發(fā)現(xiàn)，材料的電導(dǎo)率除其他因素外還取決于：磁化方向。另一方面，TMR傳感器使用隧道磁阻（TMR）的量子力學(xué)現(xiàn)象。TMR包含一個(gè)系統(tǒng)，其中兩個(gè)磁性層被一個(gè)非磁性層隔開。DieterSüss和兩個(gè)實(shí)踐領(lǐng)域的合作伙伴在CD實(shí)驗(yàn)室中研究了GMR和TMR傳感器在新領(lǐng)域中的可能應(yīng)用。
新型傳感器改善了ABS系統(tǒng)
該團(tuán)隊(duì)與全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商英飛凌合作，解決了汽車ABS系統(tǒng)中使用的新型GMR傳感器中的一個(gè)眾所周知的問題：當(dāng)GMR傳感器安裝在特定位置時(shí)，該系統(tǒng)在磁編碼方面變得非常不準(zhǔn)確輪。DieterSüss說：“我們發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤不是制造過程中錯(cuò)誤的結(jié)果。作為替代，我們開發(fā)了一種全新的傳感器-渦旋傳感器，它可以解決問題并同時(shí)簡化生產(chǎn)。我們?cè)趯鞲衅鞲拍畎l(fā)布到Nature Electronics之前已獲得專利。”
對(duì)于這項(xiàng)創(chuàng)新，該研究項(xiàng)目在2019年獲得了Houska獎(jiǎng)提名。Süss解釋說，新傳感器設(shè)計(jì)的應(yīng)用對(duì)汽車制造商具有深遠(yuǎn)的影響：“英飛凌每年自身需要約1.8億個(gè)此類傳感器。能夠測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)速或諸如ABS系統(tǒng)的方向盤位置之類的參數(shù)。”
首批3D打印的永磁體
該研究小組與磁體制造商Magnetfabrik Bonn合作取得了另一項(xiàng)非凡的成功：他們首次能夠通過增材制造（3-D打印）生產(chǎn)永磁體。該過程使得能夠快速且經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)復(fù)雜形式的永磁體。三維物體由大約90％的磁性材料和10％的聚合物組成。如果在生產(chǎn)過程結(jié)束時(shí)將物體暴露在磁場中，它會(huì)轉(zhuǎn)變成永久磁鐵。
維也納研究團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)使用這種3D技術(shù)的人。DieterSüss解釋說：“我們的創(chuàng)新吸引了全世界的關(guān)注。這甚至是2016年《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志封面故事的主題。” 簡單而精確的永磁體生產(chǎn)開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，包括在醫(yī)療領(lǐng)域。在這方面，實(shí)驗(yàn)室與維也納總醫(yī)院（AKH）合作研究改善磁共振成像（MRI）的可能性。
經(jīng)驗(yàn)與靈活性
DieterSüss的研究基于他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的特殊軟件。它用于描述材料的磁性能。領(lǐng)先的硬盤制造商使用該軟件來優(yōu)化和設(shè)計(jì)GMR讀頭。
關(guān)于CD實(shí)驗(yàn)室高級(jí)磁感測(cè)和材料的非凡成就，Süss說：“一方面，我們?cè)诖挪牧戏抡娣矫鎿碛胸S富的經(jīng)驗(yàn)。另一方面，與業(yè)界合作伙伴的合作使我們有機(jī)會(huì)進(jìn)行面向應(yīng)用的研究并迅速實(shí)施我們的創(chuàng)新。如果沒有克里斯蒂安·多普勒研究協(xié)會(huì)和我們的行業(yè)合作伙伴的靈活性和迅速的決定，我們將沒有機(jī)會(huì)在國際舞臺(tái)上成功競爭。”
