白洋相信，“陶瓷可以做任何事情”。
喝水的杯子、吃飯的碗，在日常生活中，我們對(duì)這個(gè)家族的成員并不陌生。而手機(jī)的線路板上、電腦的機(jī)身中，在更多看不見(jiàn)的地方，形態(tài)各異的陶瓷也無(wú)處不在。材料學(xué)專(zhuān)業(yè)出身的白洋，在十幾年的時(shí)間里，從未停止和這個(gè)家族打交道。
不過(guò)，這位畢業(yè)于清華大學(xué)的年輕科研人員記得，當(dāng)他剛開(kāi)始接觸陶瓷時(shí)，這個(gè)材料體系里的貴族，正在遭遇一場(chǎng)危機(jī)。
大概從2000年開(kāi)始，手機(jī)、電腦等電子設(shè)備經(jīng)歷了迅速的發(fā)展。設(shè)備的頻率越來(lái)越高，但是線路板上主要由陶瓷構(gòu)成的片式電容，卻沒(méi)有辦法提高到相應(yīng)的頻率，成了電子設(shè)備發(fā)展的瓶頸。
“磁性材料如果不能做到高頻的話，就必須用非磁性材料�！卑籽笳f(shuō)，“但這會(huì)造成元件的體積很大，沒(méi)有辦法讓電子設(shè)備更輕薄�！�
在大學(xué)的最后一年，白洋的指導(dǎo)老師清華大學(xué)材料工程學(xué)院教授周濟(jì)把研究高頻電感元件的課題交給了他。
“解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外實(shí)際已經(jīng)有了一種新技術(shù)，改變片式電感結(jié)構(gòu)為立體布線結(jié)構(gòu)，來(lái)提高工作頻率，但是我們學(xué)材料的，還是想從材料本身出發(fā)，看能不能解決這個(gè)問(wèn)題�！卑籽笳f(shuō)。
如果用國(guó)外改變布線結(jié)構(gòu)的方法提高元件頻率，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠商必須購(gòu)置新的生產(chǎn)線，而且還將在技術(shù)、工藝上受到國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的巨大限制，“各項(xiàng)成本都比較高”。
當(dāng)白洋開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，高頻電感元件的研究工作已經(jīng)在進(jìn)行中。但是，實(shí)驗(yàn)中的幾種材料都不能完全滿足要求。于是，在周濟(jì)教授和中國(guó)工程院院士李龍土教授的指導(dǎo)下，白洋決定另辟蹊徑，采用一種叫做平面六角軟磁鐵氧體的材料做電感元件。
“雖然大家都說(shuō)陶瓷可以做任何事情，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常困難，從大的角度來(lái)說(shuō)，所有的無(wú)機(jī)非金屬材料都可以算成陶瓷，要在這么大的范圍內(nèi)找出合適的材料，就必須首先對(duì)所有材料的性質(zhì)有非常熟悉的了解。”白洋說(shuō)。
如今已經(jīng)是北京科技大學(xué)副教授的白洋說(shuō)，自己當(dāng)時(shí)在讀大學(xué)時(shí)之所以選擇材料專(zhuān)業(yè)，是因?yàn)橄嘈拧安牧鲜?1世紀(jì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一”，但走進(jìn)清華大學(xué)的校門(mén)之后，是這個(gè)學(xué)科的綜合性吸引他繼續(xù)走下去。
“當(dāng)時(shí)在學(xué)校里，材料系的人上課門(mén)類(lèi)是最全的�！卑籽蠡貞�，“物理、化學(xué)、電子電工所有課都上，本身就是一種多學(xué)科的交叉”。
而到了研究生階段，需要確定研究方向時(shí)，白洋又一頭扎進(jìn)了陶瓷這類(lèi)繁紛復(fù)雜的材料中去。
當(dāng)平面六角軟磁鐵氧體在實(shí)驗(yàn)室被證明可以提高電感的頻率之后，這一成果迅速得到承認(rèn)，在教育部當(dāng)年組織的科技成果鑒定會(huì)上受到專(zhuān)家的好評(píng)，并因此獲得2005年電子學(xué)會(huì)信息科技二等獎(jiǎng)。隨后，廣東深圳的一家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)片式元器件的企業(yè)采用了這一實(shí)驗(yàn)室的成果，成為國(guó)際上僅有的兩家可生產(chǎn)高頻寬帶抗電磁干擾片式磁珠的生產(chǎn)商。
這時(shí)，白洋剛開(kāi)始讀研究生。
完成了超高頻電感元件的課題以后，白洋在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，又瞄準(zhǔn)一個(gè)新的目標(biāo)—左手材料。
與普通材料不同，左手材料是一種介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)值的材料。電磁波在其中傳播時(shí)，波矢、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都符合左手特性，違反了物理學(xué)中經(jīng)常被用來(lái)描述電場(chǎng)與磁場(chǎng)關(guān)系的右手特性。
由于電磁波的這種特殊傳播特性，左手材料可以實(shí)現(xiàn)許多傳統(tǒng)材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，因而成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。白洋告訴記者，左手材料甚至可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身。
“左手材料的隱身功能和傳統(tǒng)材料的隱身功能都不太一樣，以前的隱身技術(shù)都是以吸收為主，超材料的隱身通過(guò)調(diào)整折射率，就是電磁波或光波照射到物體時(shí)繞過(guò)物體，從而實(shí)現(xiàn)隱身。”白洋說(shuō)。
和它古怪的名字一樣，左手材料的外形同樣古怪。由于傳統(tǒng)的材料無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)的條件，因此上世紀(jì)60年代蘇聯(lián)科學(xué)家提出左手材料的設(shè)想以后，一直沒(méi)有被真正實(shí)現(xiàn)。后來(lái)，人們雖然成功調(diào)試出左手材料，用的卻是一個(gè)個(gè)金屬線圈組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
“這種由復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成的左手材料，電磁特性依賴(lài)于結(jié)構(gòu)而不是材料本身，我們就想能不能利用真正的材料去實(shí)現(xiàn)左手特性�！卑籽笳f(shuō)，當(dāng)這一想法在實(shí)驗(yàn)室提出時(shí)，國(guó)際上都還沒(méi)有開(kāi)展過(guò)類(lèi)似的工作。
但是，創(chuàng)新工作背后的艱辛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一句話的描述。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室工作開(kāi)始時(shí)，白洋和他的同事們，面臨的是十幾種各式各樣需要反復(fù)試驗(yàn)的陶瓷。測(cè)量材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率也面臨巨大挑戰(zhàn)。由于之前的測(cè)量方法大都認(rèn)為兩項(xiàng)參數(shù)為正值，因此必須設(shè)計(jì)出一套新的測(cè)量方法，篩選出正負(fù)值。為此，白洋所在的清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)和來(lái)自浙江大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
當(dāng)材料篩選終于完成時(shí)，由于所設(shè)計(jì)的材料頻段比較低，所以他們必須制造出龐大的樣品。
“從想法的提出，到材料的實(shí)現(xiàn)，再到測(cè)試都是比較新穎的。”白洋說(shuō)，符合左手特性的材料終于在實(shí)驗(yàn)室誕生后，他和另一名同事激動(dòng)得當(dāng)天就抱著試驗(yàn)品，坐火車(chē)前往杭州。
很快，這兩塊走出實(shí)驗(yàn)室的樣品，在國(guó)際上也引起同行的關(guān)注。國(guó)際電磁學(xué)會(huì)主席，美國(guó)麻省理工大學(xué)教授孔金甌說(shuō)：“這為左手材料的物理本質(zhì)提供了新的視角�！卑籽蟾嬖V記者：“不管是有關(guān)陶瓷的評(píng)述，還是做左手材料的評(píng)述，都是要把我們這個(gè)成果單獨(dú)說(shuō)一說(shuō)的�！�
