國家產(chǎn)學研激光技術中心:我們(men)步入光子時(shí)代(dài) (2005-01-18)
發布時間(jiān):2007-12-04
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來源:北京日(rì)報
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國家產學(xué)研激光技術中心坐(zuò)落在北京(jīng)工業大學,中心主任、北(běi)京工業大學博士生導師(shī)左鐵釧教授是國家重點學科帶頭人,她(tā)同時還創建了(le)一個國際研究基地??中德激光技術中心。
左鐵釧教授率領這個(gè)國家級實驗室(shì)完成的國家級科技攻關中(zhōng),有國家科(kē)委攻關(guān)項目、國家自然科學基金重點項目、國防科研基金重點項(xiàng)目、國家重點基礎研究發展規劃(973)項目(mù)、國家重點技術創新項目等29項;承擔的國有大企業重大技術攻關項(xiàng)目有一汽“紅(hóng)旗(qí)”加長轎車和新(xīn)一代(dài)大(dà)“紅旗”轎車車身激光三(sān)維製造、上海寶鋼車用鍍鋅鋼板激光大(dà)板拚(pīn)接等,以及國防尖端武器的激光製造等重大工程;在前沿科研領域激光與材料的相互作(zuò)用、鋁鈦鉭等特(tè)種材料的激光可(kě)加工性、激光光束參數與加工質量的關係、激光加工新(xīn)方法新(xīn)工藝新技術、大功率激光傳(chuán)輸理論及外圍(wéi)係統、激光微技術等方(fāng)麵,都取(qǔ)得了一係列重大(dà)成果。
今天(tiān),發達國家(jiā)的激光技術專家和先進製造業(yè)的總工來到這裏,都驚詫:中國有如此先進(jìn)的激光實驗室!有光學科研先導之稱的德國,也把一些科研項目拿(ná)來進行合(hé)作。他們(men)相信:左(zuǒ)教授曾(céng)在德國從事激光加工技術研究,完成(chéng)過13項歐共體和德國科研(yán)項目,其中,高強鋁合金激光焊接成果處於該領域(yù)的國際領先水平,被德國宇航公司采用,德國宇航界稱其為航空製造業中的一大技術革命。
記者走進激光技術中心,左(zuǒ)鐵釧教授反複向記(jì)者講述的就是(shì)兩句話:激光是新型能源、激光作為先進的製造方式可(kě)以無所不能。記者在左教授的這個國家實驗室裏深切(qiē)感受到的是:“我(wǒ)們(men)正步入光子時代。” 見證(zhèng)激光成為製造(zào)能源的曆史進程
說起激光,人們(men)接觸最廣泛的(de)是光纜(lǎn)通信(xìn),視(shì)聽(tīng)光盤。左(zuǒ)鐵釧教授(shòu)也從我(wǒ)們身邊熟(shú)悉(xī)的(de)新事物講起。激光(guāng)作為能源正對社會生活產生巨大影響。以往的製造業能源,以火(huǒ)、力、電為(wéi)主,如乙炔等火(huǒ)焰熱加工,車機等力加工,電火光(guāng)、電子束等電加(jiā)工。以激(jī)光為製造業(yè)能源,則是近些年的創新。激光最大的領域應是在(zài)製造業上,激光加工(gōng)正在成為發達(dá)國家的主要製造(zào)手段。而(ér)這個技術變革進程,左鐵(tiě)釧教授(shòu)親身經曆並參(cān)與其中。
國家產學研激光技術中心是1991年底開始創建的,在(zài)此之前,左鐵釧教授已在德國布來梅射線技術(shù)研究所(BIAS)進行了5年激光(guāng)加工技術研究負責的課題是輕金屬的激光焊接。奔(bēn)馳汽車、奧迪汽車、空中客車的代表提出:鋁(lǚ)合金薄板能不(bú)能用激光焊接?傳統製造業中,車身、飛機身,都是鉚釘焊接,鋼板隻能厚重(chóng)。如果用激光焊接代替鉚焊,車身、機身自重首先就減輕(qīng)了20%,並可(kě)以采用全鋁薄(báo)板。每減輕一公斤自(zì)重,就可(kě)以提高一公斤載重。激光焊接成(chéng)了奔馳、奧迪、空中客車製勝的關(guān)鍵技術之一。
左鐵釧在實驗室第一個(gè)做出了鋁的預製曲線,實現它在一個器材上得到90%以上的吸收率,這是鋁能夠被激光(guāng)焊接的最重要前提。鋁合金激光焊接的(de)最突出成果(guǒ),是應用在世界最大的民航客機空中(zhōng)客車380上,空客380之所以能擁有(yǒu)最大的載客量(liàng)500人,戰勝了美國波音400人的載客量,關鍵之一在於機身輕??激光焊接的鋁(lǚ)材輕。 實(shí)驗證明激光製造可(kě)以無所不能
在國家經貿委、中國(guó)科學院和教(jiāo)育(yù)部的共同(tóng)投資下,國家產學研激(jī)光技術中心1994年落成,左鐵釧教授在這個中心主持的“大功率激光三維製造技術”、“大功率激光光束光斑質量診斷技術研究”等,達到了國際先進水平(píng)。她最關心的,是國家先(xiān)進的製造業:“製造業應用光製造技(jì)術是先進的。”
左教(jiāo)授肯定地說。她又舉了汽車的例子。用激光加工,汽車的汽缸就可用鋁合(hé)金閥座,大大延長了使(shǐ)用壽命,寶馬公司花120萬歐元買走了(le)這項技術。再看車身,我國大部分汽車製造廠仍用人工或機械(xiè)手焊接鋼板,車身比激光焊接(jiē)至少增加56公(gōng)斤;國產汽車的電阻也大都是點焊方式,精確度和密封效果自然不如進口車。而德國汽車業70%的(de)工位都是激光直焊了。左鐵釧教授還告訴記者,進入(rù)21世紀,國際機床博覽會上出現的先導產品,是激光加工機(jī)床,它不再(zài)傳輸(shū)力,而是傳(chuán)遞光,通過光塑造機件。這預示著(zhe):光子時代到來(lái)了。 準分子(zǐ)激光器研製出第(dì)二代生物芯片
左鐵釧教授主持的國家產學研激光(guāng)技術(shù)中(zhōng)心,目前開(kāi)展(zhǎn)三大部分的研究,分別是激光製造、激光微技術和能量光電子(zǐ),擁有準(zhǔn)分子激光器、5軸聯動大功(gōng)率激光切割(gē)加工係統等國際前(qián)沿水準的先進設備。左教授從1996年開始籌建國際間的研究基地??“中德(dé)激(jī)光技術中心”,2001年該項目(mù)獲得中德政府部門的批準??該中心坐落(luò)在北京工業大學,建築麵積5000平方米,包括一座800平方米的實(shí)驗展示大廳,裝備價值3000多萬元(yuán)的國際先進水平的激光加工設備(bèi)。
左鐵釧教授目前正在研製的第二代(dài)微流控生物芯片(piàn),非常引人注目。微流控生物芯片采用光纖激光、飛秒激光等技(jì)術,在(zài)國家產學研激光技術中心的準分子激光器上已研製出芯(xīn)片核心。這種激光生物芯片猶如一個生物工廠,如果應用於奧運會的檢(jiǎn)測,無論是血液中所含興奮劑,還是有沒有病毒侵犯,都能在飛秒之間顯示出來,因為核酸是(shì)在激(jī)光通道中(zhōng)穿過。其實,這種技術的應用領域很廣(guǎng)泛,食品檢測、海關檢查(chá)、醫療實驗(yàn)等,都極有意義。 激光(guāng)
某些物質(zhì)原子中(zhōng)的粒子(zǐ)受光或電的激發,由低能(néng)級的原子躍遷為高能原子,當高級原子的數目大於(yú)低能原子的數目,並由高能級躍遷回低能級時,就放射出相位、頻率、方向等完全相同的光,這種光叫激光。激光顏色很純(chún),能量高度集中,廣泛(fàn)應用於工業、軍事、醫療、探測、通訊等領域。激光(guāng)的原理應是愛因斯坦在1905年的論文(wén)中就提出來了,直到(dào)1954年美國哥倫比亞大學的科學家發明(míng)了激光的前身微波激射器,激光隨之被廣泛研究、應用。
本欄目是北京日(rì)報與北京市科學技術委員會合辦,今年將向公眾介紹30個國家實驗室