Цзян Лань, 1972 года рождения, уроженец Цзыгуна провинции Сычуань. Он является одним из первых профессоров кафедры Пекинского технологического института, уже давно занимается исследованиями в области производства фемтосекундных лазеров и является одним из главных академических лидеров в области производства лазеров в Китае. Он был удостоен второй премии Национальной премии в области естественных наук, премии Хэ Лян Хэ Ли за инновации в области науки и технологий и др. В мае 2023 года ему была присуждена Третья Национальная инновационная премия, а в ноябре 2023 года он был избран академиком. Китайской академии наук.
1 фемтосекунда равна одной триллионной секунды. Энергия лазерного импульса сжимается до нескольких фемтосекунд и выделяется с очень высокой скоростью, а его пиковая мощность может быть увеличена в миллионы миллиардов раз, что теоретически позволяет обрабатывать любой твердый материал. Фемтосекундный лазер, этот неразрушимый «сверхсильный и сверхбыстрый легкий нож», имеет широкие перспективы применения.
Сосредоточившись на исследованиях в области производства фемтосекундных лазеров на протяжении более 20 лет, команда Цзян Ланя осуществила ряд крупных прорывов, он возглавил написание ряда важных планов в направлении производства лазеров, чтобы продвинуть первый эшелон Китая в области международного сотрудничества. .
Первое предсказание формы фемтосекундной лазерной обработки
Как будет использоваться фемтосекундный лазер при таком коротком времени и высокой энергии? Хотя на теоретическом уровне есть много преимуществ, но в течение длительного времени применение фемтосекундных лазеров остается на концептуальном уровне.
От концепции к применению, в чем сложность производства фемтосекундных лазеров? Цзян Лань представил, классическая теория трудно предсказать форму фемтосекундной лазерной обработки, механизм обработки также трудно описать, это команда более 20 лет исследований для изучения дилеммы, с которой столкнулся.
«Необходимо открыть «черный ящик» фемтосекундного лазера и взаимодействия материалов, чтобы полностью понять механизм фемтосекундной лазерной обработки». Цзян Лань сказал.
При фемтосекундной лазерной обработке локальные переходные свойства материала радикально изменятся. Чтобы изучить это изменение, Цзян Лань и его команда впервые создали плазменную квантовую модель для прогнозирования формы фемтосекундной лазерной обработки и успешно предсказали ряд важных аномальных эффектов. Поначалу академическое сообщество было настроено скептически, но по мере того, как основные предположения и предсказания модели, предложенной Цзян Ланем, получили широкую проверку во всем мире, результаты исследования постепенно получили признание.
После проверки модели по-прежнему необходимы интуитивные наблюдения для подтверждения результатов, т. е. «съёмки» процесса производства фемтосекундного лазера. Поскольку традиционная технология наблюдения имеет единую перспективу и по-прежнему представляет собой двумерное изображение, она не может захватывать многомерную информацию, участвующую в процессе фемтосекундной лазерной обработки. Цзян Лань возглавил команду по разработке межмасштабной квазитрехмерной сверхбыстрой системы камер непрерывного действия, которая впервые реализовала панорамное наблюдение в 15 временных масштабах в процессе взаимодействия фемтосекундного лазера с материалом.
Благодаря ряду оригинальных результатов Цзян Лань стал лидером в области исследований в области производства фемтосекундных лазеров. Фактически, во время своей постдокторской работы Цзян Лань начал проводить исследования в области изготовления фемтосекундных лазеров. В то время не было фемтосекундного лазерного оборудования, финансирования проекта и лаборатории, полагаясь только на компьютер, Цзян Лань начал трудные исследования.
Производство фемтосекундных лазеров включает в себя множество дисциплин, таких как механика, физика, оптика, материалы, химия и т. д. В незнакомых областях Цзян Лань совершил прорыв во многих дисциплинах, помимо механики, посредством самообучения или консультаций с соответствующими экспертами, что также заложило основу для следующее исследование.
Характеристики фемтосекундных лазеров приводят к низкой эффективности обработки, малому соотношению глубины к диаметру и точности обработки хуже дифракционного предела. Еще одно препятствие, которое необходимо преодолеть, — найти способ регулировать процесс производства фемтосекундных лазеров.
Основываясь на предсказании своей модели, Цзян Лань впервые разработал новый принцип и метод производства электронного динамического управления, реализовав тем самым контроль результатов обработки.
Цзян Лань возглавил команду, чтобы проверить, нащупывая, и, наконец, на основе нового принципа электронного динамического регулирования эффективность обработки была увеличена в 56 раз, соотношение глубины к диаметру было увеличено в 260 раз, так что повторяемая точность обработки до 1/14 длины волны и так далее.
«Любая более продвинутая технология обработки, если она останется только на бумаге, не сможет обеспечить хорошую разработку приложений». Цзян Лань сказал.
Основываясь на новых принципах и методах электронного динамического регулирования, Цзян Лань возглавил команду, чтобы преодолеть ряд узких мест в производстве трехмерных сложных микрообработок труднообрабатываемых материалов одну за другой, изобрел новые технологии, такие как электронные динамическое регулирование контрольных отверстий, резка, выравнивание и гравировка, разработала серию нового оборудования и возглавила реализацию основных инженерных применений фемтосекундного лазерного производства и крупномасштабных промышленных применений.
«Известная полноэкранная резка мобильных телефонов и другие технологии также являются одной из технологий, на которых мы уделяем особое внимание». Цзян Лань представил применение новых принципов производства электронной динамической модуляции, новых технологий, команда и предприятие совместно разработали новое оборудование для резки / изготовления отверстий с фемтосекундной лазерной электронной динамической модуляцией, производительность которого соответствует общему международному уровню.
Лабораторные технологии для промышленного применения, хотя технологический путь ясен, но все же необходимо учитывать стоимость, практичность и другие ограничения. С этой целью команда Цзян Ланя совместно с компаниями-партнерами неоднократно проверяет процесс и корректирует параметры. «Часто погружаюсь в лабораторию, иногда для того, чтобы усовершенствовать определенные характеристики, до и после целого года напряженной работы». Член команды Цзян Ланя, Ху Цзе, профессор Пекинского технологического института, вспоминает.
Занимаясь качественной обработкой композиционных материалов, подготавливая новые материалы и новые устройства, разрабатывая высокоточное технологическое оборудование...... В настоящее время коллектив Цзян Ланя своей качественной и оригинальной работой продолжает открывать сценарии применения лазерного производства. «Научные исследования, мы должны делать действительно ценную работу, проводить научные исследования «на вершине неба», а не собирать зеленые фрукты». Требования Цзян Ланя к учителям и ученикам команды стали частью культуры команды.
Несколько лет назад лазерное производство было лишь третичной отраслью машиностроения без систематической поддержки со стороны соответствующих подразделений. Было мало исследователей, мало финансирования исследований, небольшие промышленные масштабы, и разрыв был очевиден по сравнению с передовым мировым уровнем.
Цзян Лань понял, что для того, чтобы наверстать упущенное, полагаться только на одну или две команды не получится, «чтобы сделать дисциплину больше и сильнее, мы должны объединить научно-исследовательское сообщество и промышленность вместе и работать вместе».
В 2008 году Национальный фонд естественных наук Китая назвал область производства пучков высоких энергий и производства специальных энергетических полей приоритетным направлением поддержки, важным аспектом которой является лазерное производство, а Цзян Лань - ответственным за эту область. . Под руководством бывших ученых Цзян Лань в течение 12 лет руководил написанием двух частей планирования области высокоэнергетического луча и области специальных энергетических полей Комитета Фонда, а в области лазерного производства он добился определенных успехов. теоретические результаты.
Цзян Лань возглавил группу экспертов, которая потратила много времени и энергии на устранение недостатков производственной цепочки и подготовку плана развития отрасли, чтобы продвигать национальные или министерства научно-технические программы в области лазера. производство. Он возглавил разработку 12 национальных средне- и долгосрочных планов развития науки и технологий в области лазерного производства и других направлений, а также пятилетних министерских планов по науке и технологиям Министерства науки и технологий и Комиссии Фонда.
Среди них «13-я пятилетка», национальная ключевая программа исследований и разработок - «Аддитивное производство и лазерное производство», обоснование проекта заняло два с половиной года. «В это время я и члены экспертной группы часто работаем и обсуждаем до раннего утра». Цзян Лань вспоминает.
Более 30 тематических дискуссий, исследовательские визиты на более чем 70 предприятий, написание миллионов слов аргументационных материалов ...... Цзян Лань и экспертная группа приложат все усилия. После этого специальный доступ к прокатной поддержке «14-й пятилетки» станет единственной производственной областью «построить длинную доску» ключевых национальных специальностей.
Сотни научно-исследовательских учреждений, тысячи компаний, занимающихся исследованиями в области лазерного производства, у нас разные компетенции, интересы, как объединить всех? "Цзян Лань всегда стоял в стране, позиции развития отрасли, чтобы подготовить план, и получил всеобщее признание". Об этом сообщил отраслевой эксперт.
«В эпоху большой науки развитие технологий не может полагаться на одиночные усилия». Цзян Лань сказал, что в области лазерного производства еще предстоит решить много проблем, команда будет основана на «четырех направлениях», объединенных с промышленностью, научными кругами и исследованиями атакующих сил, и будет стремиться внести должный вклад. в страну-производитель, образование, науку и технику.
