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柳延輝團(tuán)隊(duì)發(fā)布非晶合金數(shù)智平臺(tái):自動(dòng)掃描電鏡-材料研發(fā)新范式

 更新時(shí)間:2025-11-28 點(diǎn)擊量:456

隨著高gao端裝備和尖jian端技術(shù)對(duì)材料性能需求的日益提高,合金材料在元素種類、成分跨度、微觀結(jié)構(gòu)等方面的復(fù)雜性不斷增加。非晶合金是典型的復(fù)雜合金體系,表現(xiàn)出其他和靜不具備的成型特性和機(jī)械、物理、化學(xué)性質(zhì),在關(guān)鍵領(lǐng)域有重要作用。然后,非晶合金涵蓋的成分空間巨大,制備過程又依賴環(huán)境氣氛、高溫、冷卻速度等條件,材料研發(fā)難度極大。

材料基因工程能夠同步提升材料探索的廣度和速度。柳延輝團(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)行業(yè)企業(yè),經(jīng)過近兩年時(shí)間的技術(shù)攻關(guān),建設(shè)了非晶合金數(shù)智研發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)深度融合材料基因工程理念、人工智能方法、自動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù),為非晶合金研究和新材料探索提供了“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)——智能設(shè)計(jì)——自動(dòng)實(shí)驗(yàn)——材料發(fā)現(xiàn)"的新模式(下圖所示)。在智能設(shè)計(jì)方面,團(tuán)隊(duì)基于非晶合金專業(yè)數(shù)據(jù)庫和領(lǐng)域文獻(xiàn),結(jié)合大語言模型,開發(fā)了能推薦新合金的智能助手 GlassChat。

 

 

▌【非晶合金數(shù)智研發(fā)平臺(tái)亮點(diǎn)】AI+材料基因工程+自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)

 

在自動(dòng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),團(tuán)隊(duì)取得了系列技術(shù)突破,這些系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行,能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)計(jì)、高通量制備、自動(dòng)表征、數(shù)據(jù)反饋的全流程閉環(huán)體系。平臺(tái)建設(shè)過程中已申請(qǐng)發(fā)明專li 3 件,授quan發(fā)明專li 1 件。這些技術(shù)覆蓋配料、制備、表征的核心環(huán)節(jié),將顯著提升非晶合金研發(fā)的效率和精度。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從材料設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證全流程的智能化、自動(dòng)化部署:

 

1.智能合金推薦系統(tǒng) GlassChat

 依托非晶合金專業(yè)數(shù)據(jù)庫和大模型算法,可面向未知體系進(jìn)行成分推薦與可行性評(píng)估,讓材料探索不再“盲人摸象"


 2.自動(dòng)配料與自動(dòng)熔煉系統(tǒng)

 

實(shí)現(xiàn)原料精準(zhǔn)稱量與全流程監(jiān)控,工藝穩(wěn)定一致,為可靠數(shù)據(jù)積累提供保障。


3.組合薄膜高通量制備與測(cè)試系統(tǒng)

 

顯著提升材料驗(yàn)證速度,助力在巨大成分空間中精準(zhǔn)篩選。

這些系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與反饋迭代,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的:智能設(shè)計(jì) → 自動(dòng)制備 → 自動(dòng)表征 → 數(shù)據(jù)反饋的閉環(huán)體系。

 

飛納臺(tái)式大倉自動(dòng)化電鏡——自動(dòng)表征的核心力量

 

在自動(dòng)表征環(huán)節(jié),團(tuán)隊(duì)聯(lián)合飛納電鏡作為自動(dòng)表征的關(guān)鍵技術(shù)組件。系統(tǒng)能夠在極少人工干預(yù)下完成從導(dǎo)航、成像到分析的全整流程操作。研究人員只需設(shè)定檢測(cè)任務(wù),即可實(shí)現(xiàn)高一致性、可重復(fù)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集,使海量樣品的高通量表征成為現(xiàn)實(shí)。大幅提升效率,真正做到 Free to Achieve,讓掃描電鏡更加智能化。

 

飛納臺(tái)式大倉自動(dòng)化電鏡

 

機(jī)械手可以精準(zhǔn)地將樣品放入樣品倉,隨后,按照設(shè)定好的程序,掃描電鏡便自動(dòng)關(guān)閉艙門,開始自動(dòng)進(jìn)樣。在這一過程中,它會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù),精準(zhǔn)地自動(dòng)調(diào)整焦距、放大倍數(shù)等,確保每一張照片都清晰、準(zhǔn)確。拍攝完成后,數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)上傳至指定的平臺(tái),供研究人員隨時(shí)查看和分析。此外,系統(tǒng)還支持自動(dòng)能譜分析,精準(zhǔn)檢測(cè)樣品成分。

 

機(jī)械手自動(dòng)上樣  無需人工干預(yù),高一致性標(biāo)準(zhǔn)操作

全流程自動(dòng)成像與參數(shù)調(diào)節(jié)  包括自動(dòng)對(duì)焦、亮度對(duì)比度優(yōu)化、批量成像記錄

高穩(wěn)定性環(huán)境適應(yīng)能力  擺脫傳統(tǒng)電鏡昂貴安裝條件束縛,辦公區(qū)也可穩(wěn)定運(yùn)行

數(shù)據(jù)數(shù)字化回傳  直接服務(wù)機(jī)器學(xué)習(xí)模型優(yōu)化,助力知識(shí)庫不斷壯大

 

通過與飛納電鏡的技術(shù)協(xié)作,使得自動(dòng)化表征成為可能。自動(dòng)化采集與智能化數(shù)據(jù)鏈路的建立,顯著提升了材料研發(fā)過程中的效率、一致性與結(jié)果可靠性,為高通量研究提供了穩(wěn)健支撐。

 

從“經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)"到“精準(zhǔn)迭代

 

目前,平臺(tái)已申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專li,并具備橫向拓展能力:

  • 銅、鋁、鈦及高熵合金等更廣材料體系 

  • 航空航天、電力電子、生物醫(yī)療等國家重點(diǎn)產(chǎn)業(yè) 

  • 國家材料數(shù)智化戰(zhàn)略方向全面契合 

該成果充分展示了中國科研團(tuán)隊(duì)材料基因工程領(lǐng)域的實(shí)力,以及數(shù)智材料研發(fā)平臺(tái)未來無限延展價(jià)值。飛納將繼續(xù)以技術(shù)協(xié)作的方式深度參與科研智能化進(jìn)程,助力國家戰(zhàn)略性新材料體系的建設(shè)。飛納電鏡以智慧賦能材料創(chuàng)新,讓每一種未來材料,都能更快抵達(dá)未來。



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