軟磁材料很神奇，締造了一系列從前難以想象的變化。

1946年，世界上第一臺電子計算機ENIAC誕生，長30.48米，寬1米，占地面積170平方米。而不過20年后，第三代電子計算機開始發(fā)展，體積縮小千倍以上。

這種像“魔法”一樣的變化，除了與集成電路的現(xiàn)世有關，還與電源技術密不可分。因為要為電子設備“瘦身”，首先得讓電源變壓器小型化，高頻開關電源隨之出現(xiàn)在公眾視野。這種電源的變壓器、電感器、扼流圈等，均使用了軟磁鐵氧體磁心材料。

上世紀80年代以前，能與國外先進產(chǎn)品競爭的國產(chǎn)軟磁鐵氧體材料及磁心幾乎為零。但在一代人的努力下，我國的軟磁鐵氧體磁心最終實現(xiàn)了零的突破。其中有一位專家，對標業(yè)內(nèi)國際巨頭，成功開發(fā)出國內(nèi)第一代至第三代功率鐵氧體，推動了軟磁鐵氧體材料的換代升級，促進了國內(nèi)電源應用的發(fā)展。他甚至主導和參與了軟磁鐵氧體磁心的部分國際標準的制定，讓中國在這一材料領域的話語權日益強硬。

他便是南京新康達磁業(yè)股份有限公司總經(jīng)理趙光。

在光伏、5G、新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，對軟磁鐵氧體材料提出了更高應用頻率、更低功耗的要求，樂于挑戰(zhàn)的趙光看見了更寬廣的施展空間。

01

關鍵材料國產(chǎn)化，萬元彩電跌落神壇

上世紀80年代初，趙光的父母托一位回大陸的香港朋友購買了一臺日本松下原裝18吋彩電，花了近萬元人民幣。

在那個年代，花近萬元買一臺彩電是件奢侈的事情。而當時的彩電之所以價格昂貴，在于關鍵材料和彩電整機未能實現(xiàn)大規(guī)模國產(chǎn)化，極為依賴進口。

據(jù)統(tǒng)計，上世紀七十年代初期，國內(nèi)僅有天津、北京等地幾個廠家試制出為數(shù)不多的彩電整機；1978年，我國彩電年產(chǎn)量不到4000臺；到了1989年，全國彩電擁有數(shù)量約3600萬臺，普及率仍不到20%。

人民生活物質(zhì)需求在日益增長，彩電成為普通家庭夢寐以求的大家電。為了滿足這一需求，早在1982年，我國便提出彩電國產(chǎn)化的目標，力爭自主制造彩電內(nèi)部的所有零件和整機。

位于江蘇南京的國營第898廠作為國家電子工業(yè)部四大部署磁性材料的企業(yè)之一，接到的任務是開發(fā)生產(chǎn)彩電行輸出變壓器磁心（U型磁心）和開關電源磁心（E型磁心）。

行輸出變壓器是彩電中的核心器件之一，用于提供顯像管所需的上萬伏高壓和其它各種電壓及行同步信號；而開關電源則是彩電運行的能量來源。

實際上，國內(nèi)的軟磁鐵氧體材料在上世紀五十年代就已經(jīng)起步，但生產(chǎn)裝備、工藝技術和產(chǎn)品性能質(zhì)量，相對國外先進水平而言十分落后，無法滿足制造彩電的需求。于是電子工業(yè)部組織四大部署企業(yè)從德國、瑞士、日本等發(fā)達國家引進先進的設備和技術。

此時，剛畢業(yè)的趙光加入國營第898廠，參與了技術引進的過程?！爱敃r國內(nèi)落后的磁性材料行業(yè)，第一次得到了向國外先進水平看齊的機遇。”趙光對《大國之材》說。

這次的設備和技術引進，為國內(nèi)的軟磁鐵氧體產(chǎn)業(yè)夯實了基礎。當時，不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)感到軟磁鐵氧體材料前景良好，紛紛投資建廠。有一些實力較強的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，如江蘇王莊、港下等地的磁性材料廠，憑借較好的資金底子，也仿效898廠跑到國外采購設備。

引進西方先進的設備和技術后，國內(nèi)開始仿造壓機、窯爐、磨床等軟磁鐵氧體生產(chǎn)專用設備，整個行業(yè)開始步入發(fā)展的春天。軟磁鐵氧體材料的國產(chǎn)化之路就這樣轟轟烈烈地搞了起來。

在此之前，一付彩電所用的行輸出U型磁心，進口價格為15元。隨著國產(chǎn)化的推進，產(chǎn)能、交貨期等獲得大幅度改善，生產(chǎn)成本下降，售價也因此一路下跌到2元左右。

緊隨其后，彩電的價格也大幅下降，得以走進更多百姓家庭。

但實現(xiàn)彩電國產(chǎn)化并非磁性材料行業(yè)發(fā)展的最終目的，服務于更多的領域，才是磁性材料發(fā)展的價值所在。

技術引進后，國內(nèi)軟磁鐵氧體生產(chǎn)水平是有了大幅度的提升，但與國際先進水平仍有不小差距。當時，彩電的行掃描頻率僅為16kHz，這意味著引進技術所制造出的軟磁鐵氧體材料只能在十多kHz這樣較低的頻率下工作，無法勝任更高頻的工作場景。

而隨著電力電子技術的發(fā)展，電子設備的工作頻率越來越高，從線型電源的50Hz工頻到早期開關電源的20kHz低頻，再到數(shù)百kHz的高頻，甚至達到數(shù)兆Hz。

軟磁鐵氧體材料有一個關鍵指標是功率損耗，在工作頻率上升后，材料的功耗會隨頻率的1.3~2次方呈指數(shù)型增加，功耗上升引起元器件發(fā)熱，不僅消耗了寶貴的電能，而且會導致故障。

為了打破這一“魔咒”，行業(yè)不得不將軟磁鐵氧體材料換代升級。

或許趙光不曾想過，自己會成為推進這一材料改進的主導者。

02

對標國際巨頭，進一步為電子設備“瘦身”

上世紀八、九十年代，正值中國電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、傳統(tǒng)工業(yè)改造及節(jié)約能源理念逐漸被重視的階段。

相關數(shù)據(jù)顯示，“九五”期間，中國電子工業(yè)同比上一個五年增長了近12倍。傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)也進入了更新?lián)Q代期，大量先進的電子技術和設備被采用，對供電質(zhì)量提出高要求。電子設備小型化、智能化、高效率、高可靠、節(jié)能的呼聲也日益強烈。

這些都考驗著電源產(chǎn)業(yè)的迭代能力，倒逼著磁性材料技術的發(fā)展。

傳統(tǒng)線型電源采用的磁性材料是硅鋼片，制造出的工頻變壓器又大又笨重，行業(yè)意識到，只有采用開關式電源，才能實現(xiàn)小型化。但開關式電源的常見工作頻率在100kHz左右，而國內(nèi)當時制造出的軟磁鐵氧體材料僅支持16kHz的工作場景，差距十分明顯。

開發(fā)出新一代功率鐵氧體材料才是出路！

當時已在國營第898廠研究所工作的趙光接過了這項任務，但國內(nèi)并沒有相關的案例可借鑒，于是趙光把目光投向了日本產(chǎn)業(yè)界。

彼時的日本電子產(chǎn)業(yè)正值繁榮時期，電腦、打印機、通訊設備、照明等均采用新型功率鐵氧體材料，紛紛實現(xiàn)了小型化與節(jié)能。而最具代表性的新型功率鐵氧體材料來自于日本TDK公司，其產(chǎn)品當時在國際市場的占有率列居首位。

TDK公司先后研發(fā)出PC30、PC40、PC50三代功率鐵氧體材料，每推出一代，可應用的頻率就越高。這三代功率鐵氧體材料被國際磁性材料行業(yè)視為標桿，趙光也以此為標桿，展開了對標TDK的國內(nèi)第一代功率鐵氧體的研發(fā)工作。

趙光回憶道，當時的研發(fā)條件相當簡陋，缺乏先進的分析測量儀器和實驗設備，做實驗只能采用很原始的方法。

趙光采用手工的方式，用球磨罐一罐一罐地混合和粉粹材料，在手動真空燒結爐內(nèi)，一爐一爐地試燒磁心；沒有電腦存儲和處理海量的試驗數(shù)據(jù)，趙光就用紙、筆記錄、用計算器計算，很快就用掉了厚厚的幾大記錄本；缺乏最新的參考文獻，他就設法通過在國外大學工作的同學代為尋找資料。

經(jīng)過兩年艱辛的付出，趙光團隊終于完成了對標日本TDK公司PC30材料的國產(chǎn)功率鐵氧體材料的開發(fā)。1988年，我國第一代功率鐵氧體材料完成了技術鑒定，1989年獲得電子工業(yè)部科技進步三等獎。

在接下來近十年時間里，趙光又帶領團隊完成了對標TDK公司PC40和PC50材料的國產(chǎn)第二代、第三代功率鐵氧體的開發(fā)工作，分別獲得機械電子工業(yè)部科技進步二等獎和三等獎，還榮獲國家科技委頒發(fā)的國家科技成果完成者證書。

三代材料的成功研發(fā)和量產(chǎn)，使得國產(chǎn)功率鐵氧體技術水平大幅提升。盡管比日本的三代材料推出時間遲了數(shù)年，但這從無到有的突破實屬壯舉。隨著成果的推廣應用，帶動了軟磁鐵氧體行業(yè)技術和市場的發(fā)展，趙光深感意義重大，“這促進了國內(nèi)電源應用的發(fā)展?！?/p>

03

從0到主導國際標準制定

如今，國內(nèi)中高端軟磁鐵氧體材料的生產(chǎn)技術水平已大幅提高，與國外同行的差距越來越小，但站在“金字塔”頂端的仍然是國際品牌。

趙光分析道，國內(nèi)外軟磁鐵氧體材料的差距主要體現(xiàn)在三個方面：一是材料的關鍵性能，如功率損耗、飽和磁通密度、高頻、寬溫特性等的差距；二是國內(nèi)在高端元器件的制造技術方面有所不足，如高端一體化成型電感80%仍依賴進口；三是國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性與國外差距還較為明顯。

要縮小差距，軟磁鐵氧體制造業(yè)應進行全面提升。

趙光認為，首先必須通過創(chuàng)新形成核心技術，如材料技術、大生產(chǎn)工藝技術、裝備技術和分析測量技術。其次，對于企業(yè)而言，扎實打基礎也是關鍵，“企業(yè)應該靜下心打基礎，培養(yǎng)工匠型人才，扎實做好應用、市場和顧客研究?！?/p>

中國科學院院士都有為曾指出，一個國家現(xiàn)代化的程度、人民生活水平，可以用磁性材料的使用量來衡量。作為都有為院士的學生，趙光對此深表贊同。

眼下，5G通信、光伏新能源、新能源汽車及充電設施等產(chǎn)業(yè)發(fā)展火熱，為軟磁鐵氧體行業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇。

以新能源汽車為例，需用到軟磁鐵氧體材料的地方就有車載充電機、電驅(qū)和輔助系統(tǒng)供電用DC-DC變換器、車燈照明系統(tǒng)、無鑰匙進入系統(tǒng)、EPS、安全氣囊、音響、導航、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛傳感器等，需求十分強勁。

據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)汽車的軟磁鐵氧體用量為0.3kg左右，新能源車的用量則達到2kg左右。另外，配套一個充電樁的軟磁鐵氧體用量約為2~3kg。按照新能源車每年生產(chǎn)150萬輛，以及充電樁100萬個計算，國內(nèi)新能源車產(chǎn)業(yè)對于軟磁鐵氧體年需求量達5、6千噸。

有了需求，企業(yè)還得有能力抓住機會?！捌髽I(yè)應該洞悉不同的應用端對于磁性材料的特定要求?！痹缭?000年，TDK公司就針對汽車應用推出著名的寬溫低功耗錳鋅鐵氧體材料PC95，成為國內(nèi)外軟磁鐵氧體廠商爭相模仿的產(chǎn)品。

由于汽車的駕駛環(huán)境復雜多變，某些部位的電子元器件可能經(jīng)歷從零下數(shù)十攝氏度到100多攝氏度的寬泛溫區(qū)，這對材料的溫度特性提出了嚴格考驗，而既往的軟磁鐵氧體材料的局限在于只能在狹窄的溫區(qū)保持低功耗的特性。TDK洞悉這一痛點，適時推出了PC95，可在很寬的溫區(qū)下始終保持低功耗性能。

趙光如今所在的新康達公司，也在緊緊抓住新能源車發(fā)展的機遇，在PC95的基礎上推出了新一代寬溫低功耗材料，在改善寬溫下可靠性的同時，還能提高能量轉換效率。

距離爬上金字塔頂端，國內(nèi)軟磁鐵氧體企業(yè)任重道遠，但步子卻愈發(fā)穩(wěn)健。

眼下，趙光還擔任了全國磁性元件與鐵氧體材料標準化技術委員會（SAC/TC 89）副主任委員，也是國際電工委員會第51技術委員會（IEC/TC 51）的注冊專家，正忙著制修訂有關軟磁材料的國際、國內(nèi)標準。

“早前國內(nèi)的軟磁材料標準化工作，都是關起門自己做，國際上幾乎沒有中國的聲音?！?015年，隨著我國主導的有關兩項鐵氧體磁心IEC國際標準正式發(fā)布，實現(xiàn)了零的突破，中國的話語權開始飛速提升。2020年，由趙光牽頭制定的關于鐵氧體磁心和金屬磁粉心的兩項國際標準，又被IEC正式發(fā)布。

“三流企業(yè)做產(chǎn)品、二流企業(yè)做品牌、一流企業(yè)做標準。”從一無所有到主導國際標準的制定，這是個了不起的變化，趙光如是感慨道。

【個人簡介】

趙光，畢業(yè)于南京大學物理系磁學專業(yè)，研究員級高級工程師，曾任國營第八九八廠總工程師，現(xiàn)任南京新康達磁業(yè)股份有限公司總經(jīng)理。長期從事軟磁材料研究開發(fā)、制造工程、企業(yè)管理和標準化工作，曾獲部級科技進步二等獎一項、三等獎二項、國家級新產(chǎn)品認定一項、省、市級科技成果獎七項、IEC 1906大獎，享受國務院頒發(fā)的政府特殊津貼；現(xiàn)任IEC注冊專家、全國磁性元件及鐵氧體材料標準化技術委員會副主任、電源學會磁技術專業(yè)委員會副主任委員、中國電子學會高級會員及應用磁學分會委員、《磁性材料及器件》及《磁性元件與電源》雜志編委；曾主持制定三項IEC國際標準及五項國家及行業(yè)標準；多項專利發(fā)明人；在國內(nèi)外各種期刊、會議發(fā)表論文四十余篇。

【企業(yè)簡介】

南京新康達磁業(yè)股份有限公司成立于1999年，是一家高性能軟磁材料制造企業(yè)，在江蘇省南京市江寧區(qū)麒麟工業(yè)集中區(qū)和安徽省馬鞍山市雨山經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建有生產(chǎn)基地。公司被認定為國家級高新技術企業(yè)和江蘇省民營科技企業(yè)，設有江蘇省企業(yè)院士工作站和南京市企業(yè)技術中心，是軟磁材料領域IEC國際標準和我國國家和行業(yè)標準的起草單位，“新康達”牌商標被南京市認定為著名商標，先后通過了ISO 9001、ISO 14001、ISO 45001、IATF 16949和GJB 9001C等質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康和安全管理體系認證。

新康達主要產(chǎn)品為軟磁鐵氧體粉料及磁心、軟磁合金粉料及金屬磁粉心。產(chǎn)品用于制造各種變壓器、電感器、電抗器、扼流圈和濾波器等，主要應用于光伏、5G通訊、汽車、云計算、電磁兼容、節(jié)能照明、工業(yè)和醫(yī)療設備、軍工等領域。公司產(chǎn)品側重于工業(yè)應用領域，擁有以華為為代表的國內(nèi)外高端客戶群。

公司秉承“不求最大，但求最好”的發(fā)展理念，把握戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展給軟磁行業(yè)帶來的機遇，加強技術創(chuàng)新，推進精益生產(chǎn)和智能制造，努力向客戶提供最好的產(chǎn)品和服務，以實現(xiàn)互利雙贏、共同發(fā)展。

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