原子精度制造新原理和新方法
New Mechanisms and Methods for Atomic Precision Manufacturing
张振宇 1李琳 2巨阳 3陈云飞 4许剑锋 5闫永达 6徐飞飞 7周天丰 8段辉高 9黄志权 10徐凯臣 3朱吴乐 3彭小强 11邓辉 12司伟 4王吉 2王金石 13吕鹏 13冯俊元14
作者信息
- 1. 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室,大连 116024
- 2. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心,宁波 315201
- 3. 浙江大学机械工程学院,杭州 310027
- 4. 东南大学机械工程学院,南京 211189
- 5. 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉 430074
- 6. 哈尔滨工业大学精密工程研究所,哈尔滨 150006
- 7. 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,绵阳 621999
- 8. 北京理工大学机械与车辆学院,北京 100081
- 9. 湖南大学机械与运载工程学院,长沙 410082
- 10. 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部,北京 100085;太原科技大学机械工程学院,太原 030024
- 11. 国防科技大学智能科学学院,长沙 410003
- 12. 南方科技大学机械工学院,深圳 518055
- 13. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
- 14. 杭州电子科技大学机械工程学院,杭州 310018
- 折叠
摘要
目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求 日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法.本文归纳并提出了 目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议.
Abstract
At present,the performance requirements of high-performance equipment in national strategic areas such as aerospace,nuclear physics,microelectronics,optoelectronics,and semiconductors are becoming increasingly stringent.The manufacturing accuracy of core components must reach the atomic level.However,there is still a large gap between our country and developed countries'manufacturing accuracy of high-performance parts such as nuclear fusion ignition targets,high power laser optics,optical waveguide structures,and thin-walled brittle micro-resonators.It is urgent to study new mechanisms and methods for high-performance manufacturing with atomic precision.This article systematically sorts out the four major directions of atomic precision manufacturing assisted by energy fields,multi-energy field-assisted atom rearrangement,surface energy weakening atomic precision material removal,and atomic structure processing beyond optical diffraction limit,and introduces the research status of new principles and methods for atomic precision manufacturing in different application scenarios.For the key scientific problem of the mechanism of interatomic interaction and shape-performance tuning under multi-energy field coupling conditions,research suggestions are proposed in the four directions.
关键词
原子精度制造/原子级切削/原子有序排布/表面能弱化加工/超光学衍射极限加工Key words
atomic precision manufacturing/atomic scale cutting/atom rearrangement/surface energy weakening processing/beyond optical diffraction limit processing technique引用本文复制引用
出版年
2024
NETL
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