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曹永革:LED新纪录的缔造者

  • 来源:舒珍网
  • 2020-06-06 03:11:23

  1998年毕业于北京科技大学材料学院,获博士学位;

  1998―2000年中国科学院物理研究所作博士后;

  2000年9月受聘为中科院物理所副研究员;

  2006年入选中科院“百人计划及引进海外杰出人才”进入中科院福建物质结构研究所;

  2008年通过中科院“百人计划引进海外杰出人才”择优支持;

  2010年获得福建省运盛青年科技奖;

  2012年通过中科院“百人计划”终期评估优秀……

  在这一系列履历的背后,是我国新纪录缔造者曹永革的人生轨迹。

  作为中国科学院福建物质结构研究所研究员、课题组长,先进材料研究室主任,博士生导师,中国人民大学特聘教授,曹永革正是凭借行走国际前沿的敏锐和坚持,在激光陶瓷和光电材料领域做出了属于自己的一份“独特”。

  不断改进 缔造LED新纪录

  作为第三代绿色节能照明的典范,LED受到各国政府的高度重视。经过实践的检验,LED已经被成功地贴上这样的标签:光效高、超节能、绿色环保。这是LED照明最突出的特点。因此,LED被视为下一代照明光源当之无愧的选择。

  转型已成为趋势。而如何转型,也成为许多专家学者为之思考的问题。“LED要规模化进入普通照明领域,首先要降低成本,同时要在低成本下确保其高光效、高可靠性、高显色性等技术优势。”中国科学院福建物质结构研究所先进材料研究中心主任、中科院海西研究院(现依托中科院福建物质结构研究所进行筹建中)先进制造与技术集成研究所副所长曹永革研究员这样说。

  曹永革十分明确该中心的发展,那就是以光功能陶瓷材料研究、半导体照明关键材料与技术研发为核心方向,以工程化、产业化的推广应用为手段,实现关键技术突破与集成,推动先进材料的产业化。

  2011年,海峡两岸LED产业科技成果发布会上宣布,我国已发明出整灯光效高于141lm/W的管并已实现产业化。这意味着,我国LED日光灯整灯光效第一次刷新了世界纪录。在此之前,国际上的最高整灯光效是日本工业株式会社同样在2011年研发的NSSW157A型灯管,其整体光效为129lm/W。而这次的纪录由中国科学院海西研究院及福建省科技有限公司、厦门公司共同刷新,不仅整体光效提高了10%,成本仅为其1/4。

  2012年,数据结果显示,采用特种陶瓷M技术,我国已实现了231lm/W产业化的全球最高光源光效;同时实现了153lm/W(Ra>82)产业化球泡灯整灯光效,而最近的实验室结果则表明:Ra=92时,整灯光效可达168lm/W。这是当时国际上报道的最高数据之一,不低于美国Cree公司采用该公司的高端芯片封装的光源光效,但成本只有Cree公司的1/10。

  同年10月,他采用自主研制的透明陶瓷荧光体实现了261lm/W白光LED的实验室光源光效,是当时国内外最高光源光效。2013年通过中科院成果鉴定,由3位国内外享有盛誉的半导体领域的院士及九位专家经过评审,所研发的低成本高可靠性高光效陶瓷基多功能改进型MCOB封装集成技术在2013年1月31日的中科院成果鉴定中被专家认定为“综合性能和技术水平达到国际领先水平”。

  “我们立足于自主知识产权创新,努力形成稳定的先进工艺技术与装备,以解决该领域国家重大需求的基础性、关键性和技术集成问题,使研发、工程、生产及应用诸环节的优势力量得以集成并迅速推广。”他对记者说道。

  自主研发摘下“皇冠上的明珠”

  拥有“皇冠上的明珠”美誉的激光透明陶瓷具有重要的国防应用背景,是国外禁运、国防急需的关键材料,被美国军方认为是最具发展潜力的激光增益介质。同时,它也被认为是最为纯净、光学质量最好、性能最高,难度也是最大的先进陶瓷中最高技术的集成与代表。

  作为未来激光发展的两种最重要的材料之一,激光透明陶瓷受到了世界各国政府的极大支持和关注。在日本和美国,激光透明陶瓷领域百千瓦的激光输出已经成为现实,但材料上的禁运和技术上的重要性,迫使我国迅速认清了一个现实――必须自主研制,才能“丰衣足食”。

  经过数年的研究,曹永革认识到,激光陶瓷制备的瓶颈在于对性能要求极为苛刻的高温高真空烧结设备和制备工艺,而我国高温高真空技术与国外技术差距在15年以上。为了在技术上有所突破,曹永革回国后,利用他本人在国内外高温设备、超高真空领域的长期技术经验积累,吸取国外一流高温高真空设备的优点,立足本土,自主设计研制成功了三代高温高真空设备超高真空高温烧结炉,其关键性能高温真空度比国外优越两个数量级,不仅为激光陶瓷的高温真空烧结提供了更佳的气孔排除的驱动力和更为洁净的烧结环境,还保证了产品的光学均匀性、机械性能均匀性以及应变均匀性。该成果获得了国家实用新型专利授权,突破了国外高温高真空技术限制,为高质量大尺寸激光透明陶瓷制备的完全国产化奠定了坚实的设备基础。

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