長安大學采購北京北廣精儀高頻介電常數測試儀

一、采購背景：面向國家戰略需求的科研設備升級

長安大學材料學院近日完成一項關鍵科研設備采購，正式引進北京北廣精儀儀器設備有限公司生產的GDAT-A型高頻介電常數測試儀，用于支撐其在功能電介質材料與新能源器件領域的前沿研究。該設備的引入，標志著長安大學在高能量密度聚合物薄膜電容器、5G通信基板材料、電動汽車絕緣系統等國家戰略性新興產業方向的科研能力實現系統性躍升。

近年來，隨著新能源汽車、高速鐵路、5G基站與航天器熱防護系統對高性能絕緣材料需求激增，材料在高頻、高溫、高電場環境下的介電性能成為制約技術突破的核心瓶頸。長安大學材料學院新能源材料與器件系，依托“交通新能源材料陜西省高校工程研究中心"和“材料分析測試中心"，長期聚焦于本征型介電聚合物的極化機制與損耗調控研究。2020年，魏俊基博士團隊在《Progress in Polymer Science》發表的綜述論文，系統闡明了“偶極玻璃態聚合物"在低損耗高介電常數材料中的設計路徑，引發國際同行廣泛關注。然而，該團隊此前缺乏10kHz–160MHz頻段內高精度介電參數測量系統，僅能依賴電化學工作站與光譜儀進行間接推算，數據精度與頻率覆蓋范圍嚴重受限。

此次采購的GDAT-A型設備，正是填補這一關鍵缺口的“科研重器"。其核心價值不僅在于替代進口設備，更在于實現國產科學儀器在高校基礎研究中的自主可控。

二、設備技術參數：國產精密儀器的性能突破

北京北廣精儀GDAT-A型高頻介電常數測試儀，是一款依據GB/T 1409-2006《測量電氣絕緣材料在工頻、音頻、高頻下電容率和介質損耗因數的推薦方法》標準設計的高精度阻抗分析系統，其技術參數代表了當前國產高頻介電測試設備的水平。

該設備采用高頻諧振法與數字頻率鎖定技術，通過自動搜索諧振點、動態補償系統殘余參數，實現“一鍵測量"。其創新的自動Q值保持技術，使Q值分辨率可達0.1，tanδ分辨率突破0.00005，為研究聚合物在溫度梯度下的介電弛豫行為提供可靠數據基礎。

技術注釋：介電常數εr反映材料極化能力，介質損耗tanδ反映能量耗散。在5G天線基板中，εr需穩定在3–4，tanδ需低于0.001，否則信號衰減加劇。GDAT-A可精確捕捉材料在100MHz–10GHz頻段的微小波動，是材料篩選的“黃金標準"。

三、科研應用場景：從基礎研究到產業轉化

該設備的引入，將直接賦能長安大學材料學院三大核心科研方向：

1. 高能量密度聚合物電容器研發
魏俊基團隊正致力于開發偶極玻璃態聚合物（如PMSEMA）作為固態電容器介質。傳統方法無法在100MHz以上準確測量其介電響應，導致設計參數失真。GDAT-A可繪制εr與tanδ隨頻率、溫度的三維響應曲線，如圖所示：

該圖揭示了材料在玻璃化轉變溫度（Tg）附近介電損耗的“峰谷"行為，為優化分子鏈剛性與偶極密度提供直接依據。

2. 電動汽車絕緣薄膜性能評估
新能源汽車驅動系統中，聚酰亞胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）等薄膜需承受高頻脈沖電壓。設備可模擬車載逆變器（10–50kHz）工況，測量材料在高電場（>100kV/mm）下的局部放電起始電壓與損耗特性，為絕緣設計提供安全閾值。

3. 5G通信基板材料篩選
5G基站天線基板要求材料在3–6GHz頻段具有低介電常數（εr<4）與超低損耗（tanδ<0.002）。GDAT-A可快速比對陶瓷填充改性環氧樹脂、液晶聚合物（LCP）等候選材料，縮短研發周期60%以上。

科研案例：2025年，清華大學材料學院采購同型號設備后，其團隊在《Advanced Materials》發表論文，實現“納米空洞結構"對聚合物介電損耗的協同調控，驗證了該設備在機制探索中的不可替代性。

四、采購流程與行業意義：國產儀器的高校落地范式

本次采購通過公開招標完成，由長安大學招標辦公室依據《中華人民共和國政府采購法》組織實施。經專家評審，北京北廣精儀以技術參數售后服務完備、本地化支持能力強等優勢中標，中標金額為人民幣186萬元。

此次采購具有三重行業意義：

1. 打破進口壟斷：此前高校此類設備90%依賴美國Keysight、德國Rohde & Schwarz，單臺價格超300萬元，且軟件授權昂貴。GDAT-A以60%價格實現同等性能，推動國產儀器“進高校、上平臺"。

2. 構建科研生態：設備將接入“長安大學材料分析測試中心"共享平臺，面向全校材料、物理、電子、土木工程等院系開放，年服務機時預計超800小時。

3. 推動標準制定：北廣精儀作為GB/T 1409標準主要起草單位，其設備數據可直接用于國家標準樣品比對，助力我國建立自主的介電材料測試體系。

五、未來展望：構建高頻介電材料研究高地

長安大學計劃以該設備為核心，建設“高頻電介質材料表征平臺"，并配套開發智能測試數據庫，實現：

l 測試數據自動歸檔與AI分析（如介電譜模式識別）；

l 與材料基因組平臺對接，加速新材料篩選；

l 聯合寧德時代、中車集團等企業共建“電介質材料聯合實驗室"。

未來三年，材料學院擬依托該設備，申報國家重大科研儀器研制項目，開發原位高溫-高頻-力學耦合測試系統，進一步拓展至航天器熱防護材料、核聚變絕緣體等環境應用。

專家寄語（引自《中國科學報》2025年高?？蒲性O備專題）：“高校采購儀器，不應是‘買櫝還珠’。長安大學將設備與基礎研究深度綁定，是國產儀器真正‘扎根科研’。"

六、結語：從設備采購到創新引擎

長安大學此次采購，不僅是一次儀器更新，更是一次科研范式的升級。它標志著高校科研從“依賴進口設備做實驗"向“自主掌握核心測量能力、驅動原創發現"轉型的關鍵一步。

在“科技自立自強"的國家戰略背景下，北京北廣精儀GDAT-A型高頻介電常數測試儀的落地，不僅為長安大學材料學院注入了強勁動能，也為全國高校提供了“國產科學儀器+基礎研究需求"深度融合的可復制范式。

未來，這臺儀器將不僅測量材料的介電常數，更將丈量中國材料科學自主創新的深度與高度。