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传媒视角

激光作刀 雕琢未来

发表日期:2020-11-10来源:中国科学报放大 缩小

  

工作人员正在使用超快激光设备加工精密零部件。 王之康摄  

  “光学将成为未来科技的核心,光子科技是中国科技换道超车的大好机遇。”

  中国科学院西安光学精密机械研究所(以下简称西安光机所)副研究员、中科创星创始合伙人米磊所做的这个判断,正在成为现实。就在中科创星新的办公园区中,有一家从西安光机所走出来的高科技企业,致力于成为国内光子制造高端装备的先导者。

  光子制造应运而生

  人类社会的发展史可以说是一个创造工具、使用工具的历程,工艺制造方式也随着新材料的应用而发生变革。

  如今,一些高科技材料兴起,传统的木工、电焊等加工方式不能满足科技和工业发展的需要,因此有着“20世纪四大发明”之称的光子制造应运而生,代表了迄今为止人类运用工具改造世界的新高度。有统计数字表明,在美国和德国,光子制造占整个先进制造业的60%~70%。

  光子制造包括激光制造、光刻技术、原子制造等,可以跨越毫米、微米、纳米等多种尺度,具有巨大的应用价值。其中,超快激光制造由于具有独特的加工优势,已经成为光子制造的重要方向。

  “超快激光的作用时间特别短,在10~12秒至10~15秒之间,比热传导的时间还要短,因此在热量还没到达的时候,就能对材料进行加工,加工过程中理论上不产生热,因此称为‘冷加工’。”西安中科微精光子制造科技有限公司(以下简称中科微精)董事长/总经理、原西安光机所光子制造中心主任杨小君说,“同时超快激光具备超强的峰值功率,可以将材料直接电离,打断材料的分子键。”

  凭借广泛的材料适用性、超高的加工精度和无热效应等优势,超快激光可解决传统加工方式难以实现的超精细、无损伤、无材料选择性等加工瓶颈,是国家大型飞机、新一代信息技术、汽车等战略性新兴产业领域的重要支撑技术,成为推动制造业转型升级的关键手段。

  目前,多个发达国家已将超快激光作为再工业化、重振经济的国家战略,并基本完成了超快激光技术对传统工艺的更新换代,但其相关装备对中国严密禁运。

  没“枪”没“炮”自己造

  买不来的技术只能自己做。作为中科院五大光机所之一,西安光机所立足国家重大战略需求,率先开展光子制造技术研究,在核心部件及装备集成方面取得重要进展和突出成果,并在中科院科技成果转化体制机制改革的引领下,走上了产业化的道路。

  2014年,研究所针对航空发动机叶片、火焰筒气膜孔精密加工行业难题,在国内率先研制出适用于发动机叶片等小型零件的五轴飞秒激光微孔加工工程样机,以及适用于发动机火焰筒等大型零件的六轴皮秒激光群孔加工工程样机,并成功在中国航发某主机厂应用验证。基于前期的成果,2015年3月,西安光机所成立产业化公司中科微精,致力于激光高端制造装备的产业化。

  2016年,中科院设立弘光专项,以期促进中科院重大科技成果实现快速转化。年轻的中科微精迎来了加速发展的机遇,它与研究所共同牵头负责的“航空航天发动机极端精细制造装备”项目于2017年成功入选中科院弘光专项。

  项目针对航空航天领域新一代叶片研制的高效超精细制造要求亟待解决的制造瓶颈,率先研制出三轴至七轴系列化飞秒激光高端精密制造装备,建成核心部件及系列装备中试生产线5条,成功推广应用于70余家相关单位,解决了在研发动机三维构件复杂微结构精密制造的“卡脖子”难题,推动我国发动机自主研制进程。

  “同时,我们还依托松山湖材料实验室,建成了国内首条涡轮叶片气膜孔光子自动化加工示范线,实现了自适应(智能化)飞秒激光极端制造,加速将该技术与装备拓展至民用领域,为航空、航天及电子等领域复杂构件超精细冷加工提供全方位解决方案。”杨小君说。

  在弘光专项中,西安光机所着力突破工程化技术,中科微精则专注于飞秒激光高端装备的研制与生产。中科微精现已成为国内光子制造高端装备的先导者,连续5年实现营业收入近100%增长,目前已启动科创板上市计划。

  院所护航“双保险”

  创业九死一生,中科微精为何能在短短几年内迅速成长?在杨小君看来,除了有真正的“硬科技”,来自中科院和研究所的支持与帮助也至关重要。

  “弘光专项的管理方式有别于传统的科研项目。”中科院科技促进发展局高技术处副处长秦承虎坦言,为了帮助科研人员进行成果转化,他们这些机关工作人员都当上了“项目经理”,为创业者提供全程跟踪服务,引导项目承担单位按照“目标导向、市场导向”的总体要求,有效整合政府、市场和资本等社会优势资源,保障项目加速实现重大产出。

  截至目前,中科院弘光专项共遴选了四批27个项目,项目经费合计5.11亿元,已拨付后补助经费11420万元,部分项目显示出良好的成长态势和经济效益前景,引起项目落地的地方政府、所在行业企业的高度关注和认可,起到引领行业发展的示范带动作用。

  而西安光机所则一直秉承“拆除围墙、开放办所”的先进科技成果转化理念和“研究机构+天使基金+孵化器+创新培训”的创新生态体系,最大限度释放科研人员的创新创业活力。

  以中科微精为例,作为西安光机所光子制造中心的自有技术,走向成果转化的第一步是要解决“人”和“钱”的问题。研究所允许杨小君团队近10人“双跨”创业,一面保留所里的岗位编制和劳务关系,一面担任公司的核心骨干,消除了他们创业的后顾之忧;同时,陕西西科天使投资管理有限公司第一时间投入了500万元天使资金,避免了中科微精走进创业的“死亡谷”。

  “研究所是事业单位,决策有一定的程序,但创业公司却需要非常快捷的决策模式,因此我们通过参股不控股、择机退出等机制,实现了去行政化,同时保证一定的现金回流,可以用来栽培更多的‘小树苗’。”西安光机所副所长谢小平说,“作为国立科研机构,盈利不是目的,但为国家发展培育‘苗圃’是我们的重要使命。”

  在这样一个充满“阳光”和“雨露”的苗圃里,越来越多的中科微精们像雨后春笋般涌现,这也正是中科院作为国家战略科技力量最期望看到的事。(丁佳 王之康)

  《中国科学报》 (2020-11-10 第1版 要闻)

来源:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/11/358664.shtm?bsh_bid=5563604455

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