微米仪原理

日前，由国家自然科学基金委员会、厦门大学、厦门市科技局共同承办的第五届纳米/微米工程及分子系统国际年会在厦门开幕。来自美、日、德、英、法、中等十几个国家的300余名专家学者共聚一堂，就微米、纳米及分子系统学术界前沿问题和成果展开深入探讨和交流。 　　纳米技术无疑是人类科学技术史上的一场革命，虽然它目前还仅仅处在一些原理和关键技术的基础研究阶段，但参加第五届纳米/微米工程及分子系统国际年会的科学家们却坚信，这一技术必将渗透到人类生活的方方面面，让人们的生活变得更加美好。 　　本次年会共收录论文330余篇。期间，还将举行第一届MEMS传感器应用国际比赛，来自全球7个国家的17所高校的学生们将把一些美妙的微纳米科技想法变为具体实物，接受专家学者的评判。 　　作为每年一度的国际学术盛会，纳米/微米工程及分子系统国际年会由美国电气电子工程师协会主办，旨在推动最新研究成果的共享，促进跨领域学科信息的互通，从而增进相关技术领域的交流与发展。 　　厦门大学是中国较早从事微米纳米科研工作的单位之一。上世纪90年代，厦门大学在厦门市政府以及著名校友中国台湾新竹高科技工业园区创始人何宜慈，国际传感器学会原会长、美国凯斯西储大学葛文勋教授等的大力支持下筹建萨本栋微机电研究中心，为厦门大学及中国南方省区从事微纳米科技研究提供了重要的技术平台。厦门大学校长朱崇实表示，厦门大学从成立之日起，就把国家和人民的需求放在自己最关注的位置上。近年来，学校紧紧抓住中国创新型国家建设的重大战略机遇，着力增强自主创新能力，取得一系列高显示度的科研成果，加快了微纳米科技基础研究和应用开发的步伐。

超精密机床基础部件与应用技术的突破，能为制造业的生存和发展提供强大技术支撑。然而此前我国的超精密机床及关键基础部件主要依赖进口。轴类零件外圆圆度加工方面，国内外基本是靠超精密的外圆磨床实现。以磨削直径100毫米、长300毫米的轴芯为例，我国的外圆磨床大概能够磨到1至2微米的水平，而国外可达到0.3至0.5微米的水平。为破解机床和关键部件“卡脖子”技术难题，国防科技大学教授戴一帆科研团队历时5年，提出轴类零件外圆圆度确定性修形加工工艺技术，使轴芯加工圆度精度提升到0.1微米，并成功研制出超精密空气静压主轴，近日经中国计量科学研究院测试，该静压主轴相关参数达到国际先进水平，这将使我国超精密加工精度有效提升。像铁锹整地那样研磨超精密零件我国超精密机床及关键基础部件此前主要依赖进口，最大的技术难题在于缺少加工核心零件的“工作母机”。所谓“工作母机”，就是制造机器和机械的机器，又称工具机，包括车床、磨床、刨床、钻床等，是制器之器、工业自强之基。一般的机械加工是将机床精度“复印”到零件的过程，也就是说，没有精度高的机床就加工不出精度高的零件。没有精度高的零件，也就组装不出精度高的部件和机床。没有制造高精度零件的工作母机，就限制了整个超精密机床行业的发展。戴一帆科研团队长期从事现代光学制造技术研发，他们发现光学零件的最终制造精度远超出所使用的加工设备精度，而光学制造的基本原理是逐步将误差高点去除的一种精度进化加工原理，团队尝试将这种“精度进化”原理的加工方法用于机械零件高精度加工，最终通过加工原理的创新提出轴类零件外圆圆度确定性修形工艺技术，突破高精度“工作母机”的限制。芯轴多传感器在位测量。国防科技大学 供图确定性修形工艺是如何工作的？“好比使用铁锹平整一块地，就是将看上去凹凸不平的地方铲去适量的土，如此反复直到获得非常平整的地。”戴一帆说，这个过程依靠的是成套数字化设备，比如采用了高精度圆度仪获取圆柱形貌；发明了专用的控时磨削机床实现材料去除量的数字化精确可控；采用专用计算机程序计算获得磨削工具需要在特定空间位置停留的精确时间。机械取代有经验的工人师傅借助新工艺，戴一帆科研团队突破了基于精度进化原理的控时磨削加工技术，形成了圆柱类零件在位加工检测一体工艺方法，成功研制出超精密空气静压主轴。中国计量科学研究院测试结果显示，该空气静压主轴径向跳动小于15纳米、端面跳动小于15纳米。这个跳幅相当于头发丝直径的六千分之一。如果是地球这么大一根主轴的话，回转运动造成的振幅不会超过1米。测试结果还显示，空气静压主轴径向静刚度大于200N/μm、轴向静刚度大于200N/μm。通俗地说，就是主轴可以在20公斤的重力载荷下纹丝不动，变形量不会超过1微米，即头发丝直径的百分之一。对比代表美国超精密领域最高水平Precitech公司的产品手册，上述技术指标与其相当甚至更高。当前，国内外可将轴类零件外圆圆度加工研磨到零点几微米的水平，如果再要提升只能靠手工研磨修整。“我们的新技术可以摆脱对极其有经验人工师傅的依赖，能很容易地按照现代工业化的模式组织生产，促进超精密基础部件的大批量、高效率生产和应用。”戴一帆表示，超精密机床基础部件与应用技术的突破，将为制造业的生存和发展提供强大技术支撑，完善高端机床产业链配套，大幅增强高性能功能部件竞争力，促进高端精密与超精密机床方面实现国产化。他补充说，这些突破还将有效解决探测制导关键零部件超精密加工面临的超精密装备和核心工艺难题，进一步助力国防领域高端核心零件超精密加工批量化生产，实现科研成果向生产力和战斗力的快速转化。系列成果获得了湖南省十大技术攻关等项目的支持。相关成果先后发表于Materials、Micromachines等期刊上，戴一帆为通讯作者。为支撑超精密加工，促进精密测量技术发展和应用，助力制造业高质量发展，仪器信息网联合哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院，将于2023年12月14-15日举办第二届精密测量技术与先进制造网络会议，邀请业内资深专家及仪器企业技术专家分享主题报告，就制造中的精密测量技术等进行深入的交流探讨。点击图片直达会议页面

根据《中国微米纳米技术学会会士评选办法（试行）》的有关规定，经过广泛征集会士候选人提名、初审、评审委员会评定、常务理事会审议通过，初步遴选出4名2022年度学会会士正式候选人。现将正式会士候选人名单公示如下（按拼音字母排序）：胡征 南京大学麦立强 武汉理工大学许并社 太原理工大学张其清 中国医学科学院生物医学工程研究所任何单位或个人如对公示持有异议，请在此公示公布之日起30日内（2022年8月8日-2022年9月7日）向中国微米纳米技术学会会士评选工作办公室提出，凡匿名异议不予受理。电话：010-62796707邮箱：zqq@csmnt.org.cn地址：北京市海淀区清华大学精仪系450室中国微米纳米技术学会会士评选工作办公室2022年8月8日