由天津大学微纳制造实验室(MNMT)承办,为期一周的第四届国际纳米制造学会(ISNM)夏令营在天津科技工作者之家成功举办。本届夏令营由德国莱布尼茨研究所的E. Brinksmeier教授、德国夫琅禾费研究所的R. Wertheim教授、日本东北大学的W. Gao教授、 天津大学微纳制造实验室的房丰洲教授、张校栋教授和徐宗伟副教授进行课程讲授和经验分享。
9月22日,来自不同高校、研究所的四十余名研究生及青年研究人员相聚天津参加在纳米制造领域具有广泛影响力的学术夏令营。23日上午9点,夏令营正式开幕,房丰洲教授致开幕词。房丰洲教授在简单介绍ISNM的成立与发展后,强调举办ISNM夏令营一方面是邀请国内外杰出研究学者与同学们交流并分享研究经历;更重要的是给从事制造领域的研究生及青年研究人员提供交流的平台,为日后科研合作奠定基础,带动整个行业积极发展。
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夏令营开课的第一天上午,房丰洲教授首先介绍了纳米制造的概念以及适用于纳米制造的加工方法,并阐述了纳米制造的基础科学、技术路线以及工程应用。结合纳米制造在VR/AR技术、昆虫仿生学、生物医疗等方面的应用,房丰洲教授总结归纳出未来制造必然是向更小尺寸、更高精度方向继续发展的结论,即“制造III”。最后,房丰洲教授进一步介绍了制造的发展史,将其划分为三个阶段,并指出目前我们仍处于制造的第二阶段,而下一阶段必将朝着原子及近原子尺度制造(ACSM)发展。
德国国家科学与工程院院士、莱布尼茨材料工程研究所所长Brinksmeier教授为大家带来精彩的报告。他介绍了德国不莱梅大学以及莱布尼茨研究所的情况,并系统地向大家介绍了德国科研架构,接着围绕表面完整性的相关理论及其发展历史展开了详细的讲解。Brinksmeier教授从表面完整性的工程实例切入,讲述了表面完整性研究的重要性,并介绍了表面完整性的相关理论,重点阐述了材料加工后残余应力对表面完整性造成的不良影响。为了让大家更好地理解残余应力对加工带来的负面效应,Brinksmeier教授利用现场的纸张和剪刀深入浅出地进行了演示。接下来,Brinksmeier教授重点梳理了表面完整性的发展历史,从上世纪五十年代至今的不断进步革新,具体讲述了不同时期研究者对制造问题不同的研究思想和解决策略。最后,Brinksmeier教授总结了材料加工中表面完整性尚存的问题,并展望了未来的加工需求与发展方向。课程结束之后,同学们与Brinksmeier教授展开了深入的讨论。
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9月24日上午,张效栋教授带来了一场题为“光学制造基础研究”的精彩报告。张效栋教授主要从事光学自由曲面的制造与应用研究,其中包括超精密加工机理、超精密测量、加工质量与性能评估。课程开始,张效栋教授以工程应用为切入点,首先介绍了光学自由曲面的发展历史与发展趋势,而后详细介绍了自由光学曲面的应用设计、制造方法和检测技术。在介绍自由光学曲面加工方法的过程中,张效栋教授重点介绍了超精密车削技术,并且指出我们需要更多的创新方法来加工光学自由曲面。最后,张效栋教授对自由曲面检测技术进行了系统的分类,详细介绍了原位探针测量、激光扫描测量、激光干涉法和自动聚焦激光扫描探头测量等方法,并对比分析不同测量方法的测量精度和应用场合。张老师精彩生动的讲解,加深了同学们对于光学自由曲面元件检测的理解和认识。报告结束后,台下学生踊跃提问,张老师耐心地为同学们一一解答并进行探讨。
24日下午,徐宗伟副教授做了题为“拉曼和荧光光谱在宽禁带半导体中的应用”的报告。徐宗伟副教授首先阐述了半导体在电子消费品、自动驾驶及可再生能源中的应用,系统讲述了半导体在未来发展中的重要作用,强调研究半导体对社会和科技进步中的意义,并由此引出了表征半导体常用的拉曼光谱和荧光光谱。随后,徐宗伟副教授从拉曼光谱和荧光光谱产生的原理、光谱仪关键检测器件和重要设备测试参数等方面展开,对光谱表征测试方法做了系统讲解。并在此基础上,分析了碳化硅和氧化镓等新型宽禁带半导体材料中的光谱表征实例。最后,徐副教授总结了拉曼光谱和荧光光谱在目前新型宽禁带半导体加工及应用中存在的问题,并对新型宽禁带半导体材料在未来关键技术领域中的应用进行了展望。在徐副教授热情洋溢的主题演讲之后,与会同学踊跃发言,向徐老师请教如何对拉曼荧光光谱的能量进行选择,光生载流子与载流子的区别以及学习资料的获取方式等问题。
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9月25日全天,Gao教授为同学们带来了深入浅出的学术报告,结合自己多年的科研经历,在轻松的氛围中与同学们展开了交流。Gao教授以自己初涉科学研究时遇到的在线测量加工误差问题为例,与同学们一起分析前人工作遇到的问题,并通过逐步分析得到改进方法。之后,借由此案例,Gao教授启迪同学们在刚开始科学研究时,要善于剖析问题,利用数学等工具帮助解决工程技术难题。此外,Gao教授还建议同学们不要过于在意文章影响因子,而要更多注重研究工作的亮点与原创性。Gao老师以1986年诺贝尔物理学奖获得者恩斯特.鲁斯卡为例,激励同学们坚持现有研究工作,并坚信优秀的工作最终必能得到大众的认可。
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9月26日,德国夫琅禾费机床与成形技术研究所Wertheim教授做了题为“制造业的新发展”的精彩报告。Wertheim教授多年从事刀具研发与生产、机床结构设计、金属切削机理以及刀具磨损特性、特种加工尤其是电火花加工等领域的研究,对制造技术有深刻的感悟和丰富的经验。Wertheim教授首先对夫琅禾费机床与成形技术研究所进行了介绍,并简述了研究所涉及的包括健康与环境、安全与安保、流动与运输、通讯与知识、能源与原料、生产与服务等在内的多个研究领域,并针对8个不同的主题开展了详细的讲解。报告分别为生物科学在制造业应用、金属切削中的冲洗策略和性能、高强度钢筋切断磨削的热性能、生产过程中故障识别的传感方法、铣削力控制的新型压电陶瓷厚膜传感器、模块化系统在拉深过程中的力分布和质量的控制、预紧力对精密切削过程应力状态影响、金属与复合材料的感应连接。Wertheim教授从具体问题切入,深入浅出的为大家梳理研究思路,总结目前制造中亟待解决的问题,并展望了未来制造业的发展趋势。
报告结束后,夏令营学员针对预先分配的十个课题进行了小组展示,展示内容涉及自由曲面与硬脆材料加工难点、复杂面型测量与三维拼接技术、深度学习在制造领域的应用以及原子及近原子尺度制造等热点方向。各小组成员通过对各位教授的课程学习,结合课下讨论与调研,对相关领域有了较深入的认识,并最终整理形成展示材料,与夏令营成员分享心得交流学习。房丰洲教授最后表示,这次夏令营虽然时间很短,但是同学们对制造前沿发展的了解、与前辈教授学者的交流、同学们之间的互动等都会对大家将来的成长与发展起到积极作用,这也就是我们举办这样一个系列夏令营的初衷。