在“中国科学院重大装备自主研制项目”验收评审中,专家一致认为其关键性能“超过国外先进同类设备水平”;在“福建省科技计划重点项目”验收中,评审专家认为激光陶瓷及自主设备达到“国际先进、部分领先”水平。
从工艺角度出发,为了寻找新的路径,曹永革率课题组采用特殊的粉体表面活化与造粒方法,利用新型非平衡制备技术来制备高活性、具有单分散、球形、高纯的YAG陶瓷纳米粉体,显著降低了烧结温度、避免了晶粒异常长大、实现了近“无气孔”烧结,降低了陶瓷散射损耗;继而,又利用自主研发的高压注浆成型技术和湿法成型理论解决了陶瓷成型过程中的陶瓷颗粒变形与硬团聚的严重问题,有助于提高陶瓷烧结致密度和陶瓷透过率;随后,他们利用合适的烧结助剂,在陶瓷素坯烧结过程中进行热力学和动力学控制,实现了晶界调控和微结构调控,获得了薄直纯的晶界和尺寸均匀晶粒以及极少的微气孔,极大地降低了陶瓷固有的散射损耗。
通过自主研发的新设备和创新工艺,2008年曹永革课题组制备了透过率达到理论值和单晶水平的Nd:YAG激光透明陶瓷,其激光效率达到56.7%,2013年实现了5千瓦输出,与上硅所一起,使得我国成为继日美之后第三个实现单片单级千瓦陶瓷激光输出的国家。
完美创新 LED牵手陶瓷技术
在福建省重大专项、中科院重要方向性项目的支持下,曹永革在原单位中科院福建物构所开辟了LED半导体照明的新的研究方向,搭建了LED封装中试生产线研发平台。他将陶瓷技术优势与LED封装技术相结合,在国外研发基础上,结合国内技术与市场特点,开发出室内照明用的高性能、低成本半导体照明LED球泡灯封装关键材料与技术,包括高散热绝缘陶瓷基板技术、新型光学设计、新型无In透明电极、小电流驱动高效低成本LED封装技术;他发明了“四合一功能”陶瓷薄膜LED封装技术、金属基板直接固晶技术、陶瓷COB封装漫反射光学设计、透明陶瓷LED封装技术、芯片后处理高出光技术等,其中透明陶瓷封装技术和多功能陶瓷薄膜COB封装技术打破了传统的LED封装路线,具有重要原创性,不仅突破了国际专利的封锁,同时解决了LED高稳定性、高光效、低成本的难题。
通过这一系列的技术研发,他实现了在保证整灯光电转换效率(整个灯具150lm/w)高于国内外同类产品(70―100lm/w)的基础上成本下降近4倍的目标,使其价格达到与普通节能灯相当的水平,突破了LED灯进入室内照明的高成本瓶颈。该技术转让到福建蒲田万邦光电有限公司,两年总产值达到5亿元。
此成果一出,引起了产业界的极大关注,许多大型LED企业均表示希望全面深入合作。曹永革本人因此获得2010年度福建省运盛青年科技奖,并于2011年1月被推举为福建省半导体照明产业联盟秘书长。由他带队的半导体照明方向也已发展成为物构所的重要研究方向,得到中科院、福建省、科技部、基金委、发改委的大力支持,成为中科院LED封装领域的重要示范单位,并升级为中科院海西研究院135的五个重点培育方向之一和三个重大突破研究方向之一。
据悉,经过5年的探索和研发,曹永革已与青岛一通机械公司合作,成功研制出具有良好动平衡结构的10米超长高速离心机,并通过特殊配方和工艺的研发,成功开发出一整套超长、薄壁、光滑、无孔、结合力强的陶瓷内衬钢管技术。目前,该技术已实现成果转化,实现年收入860万元,具有良好的市场发展前景。
亲自挂帅打造优秀团队
在技术力量上,该中心已有成员32人,其中,获得中国科学院“百人计划”的研究员2名,副研究员2名,助理研究员7名,工程师1名,在读博士生4名、硕士生6名,联合培养博士生3名,联合培养硕士生4名。组建了一支结构合理、创新能力强、专业水平高的研究团队。这支队伍除了在激光透明陶瓷和LED照明材料上的研究外,还在陶瓷内衬复合钢管研究上有所建树。
自任职起,曹永革率中心主持及完成xxx863重点基金、自然科学基金委重大研究计划重点基金、973项目课题、福建省重大专项、中科院重大装备自主研制项目、中科院重要方向性项目等重要项目二十余项,主持科研经费达六千余万元。在基础研究方面,近五年内申请及授权中国发明专利37项,在重要期刊发表论文120余篇,引用1264次,其中单篇引用最高160多次,促进了相关领域的发展。
多年来,曹永革和他的团队一直都不畏挑战,敢于承担国家急需课题任务,解决国家重大难题。目前,曹永革又带领起新的研究团队。曾经,他们良好的攻坚和团队作战能力在一项项的成功面前得到了印证。如今的每一天,对他们来说,都是一个新的起点,值得他们用更多的创造去书写。
责编:李杰
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