4/15/2022，光纖在線訊，今年一月的第六屆“中國光谷 3551 國際創(chuàng)業(yè)大賽”全球總決賽上，來自武漢科技大學(xué)樊希安樊總團(tuán)隊的“5G光模塊用Micro-TEC芯片的產(chǎn)業(yè)化”項目獲得特等獎，摘得百萬大獎。日前在武漢光谷，光纖在線編輯見到了樊希安老師。

   樊總是學(xué)者，也是企業(yè)家。在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，他是武漢科技大學(xué)省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室教授、博士生導(dǎo)師，從事熱電技術(shù)研究多年來，先后主持完成10余項國家、省部級項目與企業(yè)橫向課題，曾獲中國有色協(xié)會科技進(jìn)步一等獎、湖北省高�？蒲谐晒�轉(zhuǎn)化一等獎等諸多獎項。在產(chǎn)業(yè)界，2018年年初，在得到鄂州當(dāng)?shù)卣�府基金的支持后，樊總攜溫差發(fā)電技術(shù)，帶領(lǐng)2名教師和4名碩士畢業(yè)生，赴鄂州梧桐湖畔創(chuàng)辦湖北賽格瑞新能源科技有限公司，成為武科大第一家學(xué)校參股、教授創(chuàng)業(yè)的項目。


左為湖北賽格瑞樊總，右為光纖在線主編劉錚博士

   當(dāng)有電流通過不同的導(dǎo)體組成的回路時，除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外，在不同導(dǎo)體的接頭處隨著電流方向的不同會分別出現(xiàn)吸熱、放熱現(xiàn)象。這是法國人J.C.A.珀耳帖在1834年發(fā)現(xiàn)的。與此類似，如果兩種不同的導(dǎo)體連接成回路，且兩接頭的溫度T1和T2不同時，則回路中產(chǎn)生電動勢，會有電流出現(xiàn)。此現(xiàn)象是德國人T.J.塞貝克在1821年發(fā)現(xiàn)的。塞貝克效應(yīng)和珀耳帖效應(yīng)分別被稱為第一和第二熱電效應(yīng)。他們正是樊總和賽格瑞的技術(shù)所依據(jù)的物理原理。

   雖然珀耳帖效應(yīng)被寫在中學(xué)物理課本中，基于這一效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷器等也已經(jīng)在生活中并不少見，但是要把物理原理變成實際產(chǎn)品并不容易。從2004年到華科讀博開始，樊總一直在從事熱電材料方面的研究工作。在編輯的大學(xué)階段。量子力學(xué)，固體物理這些課程被視為最難學(xué)的課程之一。而它們正是材料科學(xué)的最基礎(chǔ)課程。編輯以為，在現(xiàn)代科技的各個領(lǐng)域中，材料學(xué)通常是最神秘最前沿的。正因為如此，中國科技距離世界先進(jìn)水平差距最大的也通常在材料領(lǐng)域。樊總十幾年深耕熱電材料領(lǐng)域，對這個領(lǐng)域的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著深刻的理解。

   樊總首先告訴編輯，熱電效應(yīng)不僅可以用于制冷，同樣也可以用來發(fā)電。作為一種主動致冷手段，半導(dǎo)體制冷器在各類電子，光電子器件封裝中被廣泛使用，就連我們現(xiàn)在天天都要做的核酸檢測PCR設(shè)備中也有半導(dǎo)體制冷器。基于塞貝克效應(yīng)，他們還開發(fā)了利用汽車，工廠尾氣余熱發(fā)電的技術(shù)，并已經(jīng)在西部一家工廠有了早期案例。樊總說，未來這一應(yīng)用的前景非常廣闊，對于節(jié)能環(huán)保非常有幫助。樊總還說，他們正在開發(fā)可穿戴的溫差發(fā)電裝置，可以成為隨身攜帶的充電寶。同樣的技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用到了我們的嫦娥四號上。

   利用熱電效應(yīng)離不開材料。樊總說熱電效應(yīng)主要基于以碲化鉍(Bi2Te3)基合金材料為代表的五六族元素材料。碲材料主要以銅伴生礦形式存在于自然界。中國在碲和鉍材料的儲備都處在世界前列。但是從礦石材料到可用的碲化鉍材料卻需要復(fù)雜的工藝。樊總告訴編輯，幾年前用于Micro-TEC的碲化鉍材料在國內(nèi)還不容易獲得，直到俄羅斯開始向中國出口情況才得到好轉(zhuǎn)，國內(nèi)的企業(yè)才有機(jī)會開始著手Micro-TEC產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。而在湖北賽格瑞，他們可以說是國內(nèi)第一家能夠自己生產(chǎn)滿足Micro-TEC產(chǎn)品需求的高強(qiáng)度高熱電優(yōu)值碲化鉍材料的國內(nèi)公司。

   樊總說，在他們的鄂州工廠里，有完整的碲化鉍材料生產(chǎn)線。在材料生長出來之后還要切割，封裝等，光主工序就近40道，輔助工序近100道。從實驗室到可以銷售的產(chǎn)品，創(chuàng)建之初他們用了大半年的時間才實現(xiàn)了工藝的穩(wěn)定性，如今已經(jīng)掌握了半導(dǎo)體制冷芯片制造的幾大核心工藝，產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)批量銷售。樊總告訴編輯，相比于消費電子領(lǐng)域等用的TEC產(chǎn)品，光通信器件里的TEC對尺寸要求更高。從原來的毫米級的切割要發(fā)展到微米精度的切割，難度更高。賽格瑞的產(chǎn)品如今已經(jīng)可以發(fā)展到可以和國外同行在性能和尺寸上都相仿，甚至更有優(yōu)勢。另一方面，現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷芯片一片要幾個美元，國產(chǎn)替代產(chǎn)品的出現(xiàn)對于進(jìn)一步降低國產(chǎn)光器件成本也會有很大幫助。

   樊總說，他們的技術(shù)可以說是土生土長的在武漢光谷發(fā)展起來的技術(shù)。光谷是全球光通信發(fā)展的重鎮(zhèn)，TEC制冷器在各類光器件封裝中一直扮演著重要角色，他們也非常重視賽格瑞在光通信市場的拓展。樊總說，通過前一階段和武漢多家主要光器件公司的合作，他們發(fā)現(xiàn)可定制化的TEC制冷器會是他們一個主要優(yōu)勢。以往光器件工程師對于TEC的使用通常是蕭規(guī)曹隨，沒有什么自己的方案，但是通過和賽格瑞的合作，可以更靈活的使用TEC。一家武漢光器件公司采用了賽格瑞的TEC方案后，發(fā)現(xiàn)光器件的功耗可以明顯下降。樊總因此問編輯，“你們行業(yè)里光器件封裝中許多常規(guī)的TEC使用方案是不是都可以研究一下怎么改善？”樊總說，他們的團(tuán)隊有著豐富的熱設(shè)計，熱仿真的經(jīng)驗，他們很樂于同光器件廠商配合，把這一光谷發(fā)展起來的技術(shù)更好地服務(wù)光谷的光通信企業(yè)。

樊總和賽格瑞在TEC技術(shù)的突破再次證明了武漢中國光谷的科技和人才優(yōu)勢。作為身邊的熱電材料和器件專家，賽格瑞的產(chǎn)品和技術(shù)會幫助光谷的光電產(chǎn)業(yè)鏈更加完善，更加先進(jìn)，也必將幫助自己成為光谷又一家科技明星企業(yè)。