飛納臺(tái)式自動(dòng)化電鏡助力非晶合金數(shù)智平臺(tái)的研發(fā)

隨著高端裝備和尖端技術(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。近日柳延輝團(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)明專利 3 件，授權(quán)發(fā)明專利 1 件。這些專利技術(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。

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)明專利，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)域的引領(lǐng)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。