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1月15日,美国总统奥巴马在北卡罗来纳州立大学高调宣布,以该校为核心建立“下一代电力电子技术国家制造业创新研究所”(以下简称“电力电子技术创新中心”)。作为规划中的国家先进制造业创新中心之一,以下一代电力电子技术和设备制造为研发对象的国家级制造业创新中心正式进入人们的视线。
为振兴美国制造业,奥巴马于2012年3月宣称创建美国“制造业创新中心(IMIs)”,并在2013年国情咨文中正式宣布投资10亿美元创建15个IMIs,除已经建立的一个以3D打印机为研发制造对象的创新中心外,在2013年新建3个;同年7月,奥巴马再次提出在未来10年建立45个IMIs。
研究对象:宽带隙半导体技术
电力电子技术是一门将电子技术应用于电力领域的新兴技术,它使用电力电子器件改变和控制通过网络的电功率,其产品可广泛应用于企业、军队、公共设施和普通消费者。下一代电力电子设备具有体积小、可靠性强和节能的优点,如目前已应用于LED灯和平板电视中的宽带隙半导体材料等。
上世纪初以来,硅半导体技术的应用极大地改变了计算、通信和能源等行业,向消费者和经济活动提供了强大甚至是不可思议的工具。今天,硅基电子在一些关键应用领域已经面临很大局限,而宽带隙半导体则向人们展现出一个新的机遇,即更小、更快、更便宜和更高效的电力电子技术将应用于个人电子设备、电动车辆、可再生能源并网、工业级变速传动马达和更为智能、灵活的输电网络等。
硅在室温下的带隙为1.1电子伏特(eV),宽带隙半导体是指在室温下带隙大于2.0eV的半导体材料。与硅基半导体技术相比,宽带隙半导体不仅能在更高的温度下稳定运行,而且在高压、高频状态下,更为耐用和可靠,能以较少的电能,获得空前的运行能力。该技术不仅可以大大缩小消费电子设备的体积,而且能够把发电厂变得只有手提箱大小。
目的:技术先行,抢占市场,增加就业
奥巴马政府认为,建立“电力电子技术创新中心”目的是,通过加强宽带隙半导体技术的研发和产业化,使美国占领这个正在出现的规模最大、发展最快的新兴市场,这个市场将涵盖从家用电器到工业设备制造,从电信技术到清洁能源技术等众多领域,并且为美国创造出一大批高收入就业岗位。
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