磁傳感器及其未來應(yīng)用將進一步研究。圖片提供：Dieter Suess等。

DieterSüss及其實踐伙伴在其基督教多普勒實驗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成功。

對磁阻變化做出反應(yīng)的傳感器已經(jīng)在硬盤中使用了很長時間。DieterSüss和他的團隊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物理系的一部分的基督教多普勒實驗室高級傳感與材料實驗室中進行的。特別是，該團隊研究了所謂的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·費爾特（Albert Fert）和彼得·格倫伯格（PeterGrünberg）于2007年獲得了諾貝爾物理學獎。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）的量子力學現(xiàn)象。TMR包含一個系統(tǒng)，其中兩個磁性層被一個非磁性層隔開。DieterSüss和兩個實踐領(lǐng)域的合作伙伴在CD實驗室中研究了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)

該團隊與全球領(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傳感器中的一個眾所周知的問題：當GMR傳感器安裝在特定位置時，該系統(tǒng)在磁編碼方面變得非常不準確輪。DieterSüss說：“我們發(fā)現(xiàn)這些錯誤不是制造過程中錯誤的結(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簡化生產(chǎn)。我們在將傳感器概念發(fā)布到Nature Electronics之前已獲得專利。”

對于這項創(chuàng)新，該研究項目在2019年獲得了Houska獎提名。Süss解釋說，新傳感器設(shè)計的應(yīng)用對汽車制造商具有深遠的影響：“英飛凌每年自身需要約1.8億個此類傳感器。能夠測量車輪的轉(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)束時將物體暴露在磁場中，它會轉(zhuǎn)變成永久磁鐵。

維也納研究團隊是第一個使用這種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)濟學人》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，實驗室與維也納總醫(yī)院（AKH）合作研究改善磁共振成像（MRI）的可能性。

經(jīng)驗與靈活性

DieterSüss的研究基于他的團隊開發(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GMR讀頭。

關(guān)于CD實驗室高級磁感測和材料的非凡成就，Süss說：“一方面，我們在磁材料仿真方面擁有豐富的經(jīng)驗。另一方面，與業(yè)界合作伙伴的合作使我們有機會進行面向應(yīng)用的研究并迅速實施我們的創(chuàng)新。如果沒有克里斯蒂安·多普勒研究協(xié)會和我們的行業(yè)合作伙伴的靈活性和迅速的決定，我們將沒有機會在國際舞臺上成功競爭。”