清華大學鐘敏霖教授：超快激光納米結(jié)構(gòu)制備與創(chuàng)新應(yīng)用

2019年6月28日，激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 在北京興基鉑爾曼酒店召開�，F(xiàn)場專業(yè)人士眾多，南極熊3D打印網(wǎng)是本次研討會的合作媒體。


下面是現(xiàn)場速記，或許有些不完美之處，但總體上干貨信息量很大，值得閱讀。

清華大學鐘敏霖教授介紹“超快激光納米結(jié)構(gòu)制備與創(chuàng)新應(yīng)用”

鐘敏霖：大家上午好，很高興有機會跟大家交流一下我們最近十年來的一些工作。原來給我是30分鐘，現(xiàn)在40分鐘，所以可以說一點閑話。
    第一，今年1月1日開始，我擔任《中國激光》的執(zhí)行總編，《中國激光》是目前國內(nèi)在激光領(lǐng)域最有影響的刊物，而且現(xiàn)在國家也提倡把好的成果發(fā)表在祖國大地上，所以我特別歡迎大家把好的研究工作向《中國激光》投稿，我們安排好的通道，只要是好的快速發(fā)表，而且我作為主編，每一篇激光方面的文章我都要過目，所以只要是好的論文，一定不會漏掉的。
    第二，6月1日開始擔任美國激光協(xié)會主席，現(xiàn)在正好美國跟中國打貿(mào)易戰(zhàn)，所以我這個問題有點挑戰(zhàn)。我們知道目前從激光領(lǐng)域來講，有三個方面的熱點研究方向，一個是高端激光裝備，像高動力的超快激光和高動力工業(yè)型的，比如萬瓦級甚至十萬瓦級工業(yè)應(yīng)用的激光。第二方面就是增材制造。第三方面是激光微納制造。美國有一個大學教授，是激光領(lǐng)域非常有名的專家，他曾經(jīng)說過這樣一段話。文件非常有用。我們現(xiàn)在的目標是希望（英文）。王總已經(jīng)實現(xiàn)了第一條目標，打印的非常有用，也非常漂亮。我現(xiàn)在做的工作非常小，所以我非常努力使我這個小的東西變得有用，精小、美麗、有用。
    我的題目是“超快激光納米結(jié)構(gòu)制備與創(chuàng)新應(yīng)用”。主要四個方面，一個是我們用的手段是超快激光，第二我們做的東西是納米結(jié)構(gòu)，因為納米結(jié)構(gòu)有神奇的性能，所以我們可以開發(fā)出一系列的創(chuàng)新的應(yīng)用。先考慮一下納米結(jié)構(gòu)，因為納米目前是材料領(lǐng)域的熱門研究方向之一，我們都知道納米相當于10的負9次方米，或者是10億分之一米，七萬分之一頭發(fā)絲大小，因為我們的頭發(fā)死是70微米。納米非常小，三四個原子那么大，所以有納米效應(yīng)。一個是表面和界面效應(yīng)，小尺度效應(yīng)，量子效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)。所以無論任何材料，一旦它的結(jié)構(gòu)縮小到納米尺度的時候，都有神奇性能。目前研究最熱門的是納米材料，包括0D納米顆粒，1D納米線，2D石墨烯。
    但是納米材料應(yīng)用過程中，我們碰到兩個重大的難題，一個就是納米材料如何分散，因為納米的小尺度效應(yīng)，所以兩個納米顆粒碰到一起一定會聚集，它長到一定的尺度以后，所有的納米特性就會消失。你只要碰到一起，它繞不開，因為它這個結(jié)合能力非常強。所以如何把納米材料均勻分散在一個體系里面，這是一個大的難題，所有的納米材料都會碰到這樣的問題，分散不好，性能達不到，雖然看起來很漂亮。
    第二個問題就是穩(wěn)定，因為現(xiàn)在大部分用的都是納米的顆粒，納米顆粒你要用到一個應(yīng)用領(lǐng)域里面，一般來講我們要變得大，所以還是要把納米顆粒結(jié)合到一個宏觀上面。納米顆粒在工作的過程中，很多就掉出來，一掉出來性能很難保證，所以穩(wěn)定性也是很大的挑戰(zhàn)。
    我們做的工作是納米結(jié)構(gòu)，為什么做納米結(jié)構(gòu)？因為納米結(jié)構(gòu)本來就分散，本來就穩(wěn)定，這是我選擇納米結(jié)構(gòu)的第一個原因。第二個原因，因為自然界里面經(jīng)過千百年進化，進化出來獨特的納米結(jié)構(gòu)。而且這些納米結(jié)構(gòu)都是非常明確的功能，非常穩(wěn)定的存在。比如荷葉表面有灰塵、臟東西，下雨的話，這些臟東西都會吸到水滴上去，水滴滾落上來，所以就干凈，自清潔功能。壁虎可以隨時調(diào)整粘貼力，爪子上有成千上萬的纖毛，可以把壁虎牢牢粘在玻璃上或者表面，有很高的黏結(jié)力。鯊魚游得非�？�，所以有減阻結(jié)構(gòu)。這些是逐漸進化以后，形成的納米結(jié)構(gòu)沒有分散問題，也是穩(wěn)定，我選擇這個方向的第二個原因。
    自然界里面有微米、納米，微米提供機械穩(wěn)定性、靈活性、強度。納米提供性能，目前納米有13類神奇的性能。比如說紅色的是跟荷葉相關(guān)的，超疏水、超親水、定向潤濕、自清潔、減阻、可逆附著、定向附著。納米結(jié)構(gòu)有調(diào)生物的能力，活性、敏感性會大幅度增加，所以自然界進化的結(jié)果是以微米、納米，納米是功能，微米用來保護結(jié)構(gòu)，沒有結(jié)構(gòu)納米很容易破壞，因為納米的結(jié)構(gòu)太小。
    我們的工作，首先希望理解自然界中納米結(jié)構(gòu)的功能究竟有什么關(guān)系，這個功能不是我來做，有仿生學家專門研究，當然還有一些新的探索，會設(shè)計出來新的納米結(jié)構(gòu)，自然界有的或者沒有。我們的任務(wù)是拿激光把那些納米結(jié)構(gòu)做出來，能夠調(diào)控，這樣我們就實現(xiàn)像王總做的那么漂亮都是有用的，否則看起來很漂亮，但是沒用。這幾年我們的團隊人不多，也就9到10人，我們承擔了一些國家的重大項目，其他的教授也不在乎經(jīng)費，沒什么問題。我們博士研究生一年只招一個，我們?nèi)比�，項目沒問題，經(jīng)費沒問題，但是缺人。
    我們運用的手段是超快激光，大家在座的有搞激光的，超快激光是十個皮秒以下的激光，特別是飛秒激光和皮秒激光。十年前的飛秒激光功率極低，但是過去十年，國際上超快激光發(fā)展非�？欤�產(chǎn)生了所謂的新一代的超快激光，什么特點？可以達到數(shù)百飛秒或者皮秒。平均功率很高，我實驗室平均功率150飛秒，德國已經(jīng)做出1000瓦飛秒，明年參加亞運會可能做到10000瓦飛秒，發(fā)展非�？臁�
    重復(fù)程度比較高，有了這三個特點以后，我可以寫一篇非常好的paper，也可以把它做成足夠大，能夠真正有用，這是我采用新一代超快激光的原因。超快激光我是最近十年才做的，以前沒涉及到，因為沒有這個手段�，F(xiàn)在有這個手段，德國做出來的第一臺的40瓦的飛秒激光，先放在實驗室，用了半年，我們學生用了感覺很好用，就把它買下來。我這個團隊就是對新一代超快激光，德國人也在用，我們應(yīng)該是比較早的團隊之一。
    但是，物理里面學過衍射極限，我們把激光聚焦到最小，大概是多少，數(shù)字統(tǒng)計上面是多少。如果我們把數(shù)字統(tǒng)計當作1，就是說我把激光弄到最小，大概是二分之一波長。現(xiàn)在工業(yè)里常用的是多少，1064到1030，1064除以2，532，532除以2，266，或者用子外激光，是133。我直接把激光取消，聚不到納米對應(yīng)的尺度。
    當然，我們現(xiàn)在做的芯片，用什么激光做的？波長13.5那米極紫外激光。極紫外激光，現(xiàn)在國際上只有荷蘭能做。一套裝備多少錢？1.5億美元，顯然我們工業(yè)學校是用不起那樣的裝備，我們大家能用的就是上面的這個常用波長，那個大概多少？從幾十萬到一二百萬，我買的激光大概在200萬以內(nèi)，那可能是用的這個，后面1.5億。也就是說常用的激光，工業(yè)上能用的激光我們聚不到那么小，但是衍射極限物理上是對遠場光學來講，對近場光學，聚焦鏡的距離小于1個波長的時候，這叫近場光學，我們有很多的辦法，可以實現(xiàn)比衍射極限更小，只要小于它就叫突破極限。所以我們有一些效應(yīng)，是能夠突破衍射極限的，但是遠場來講，我只能是衍射極限最小的二分之一。
    我們的超快激光有很強大的微米+納米結(jié)構(gòu)制備能力，但是由于衍射極限的制約，做納米是很有極限的，制備效率低。我們團隊十年做了兩件事，一個是大大提升超快激光的納米結(jié)構(gòu)制備能力。另外要有調(diào)控能力，沒有調(diào)控就做不出來東西。
    要做好納米結(jié)構(gòu)，我們需要理解超快激光材料的相互作用，因為我做的主要是金屬材料。這個過程超快激光非�？�，所以這個過程是一個非常復(fù)雜的過程，涉及到數(shù)字模擬。我演示的是美國有一個教授，他們專門做數(shù)字模擬，模擬超快激光跟經(jīng)濟材料相關(guān)作用里面，吸收，熔化，等離子體形成，蒸發(fā)，噴射，再沉積的過程。實際上這中間的過程不一樣，但是等離子形成都有，后面沉積不沉積跟好多因素有關(guān)。
    我們也做了一些工作，怎么樣研究數(shù)理模型。另外我們有的高斯光束還是不一樣的。還建了一系列的產(chǎn)品關(guān)系，怎么樣把微米納米結(jié)構(gòu)做出來，這需要十多年的積累。有了這個積累之后，現(xiàn)在任何的金屬材料可以做成非常漂亮的微米結(jié)構(gòu)，這個不太難，大家有這個裝備都可以做。我們可以做任何的微米結(jié)構(gòu)，因為超快激光都是跟（英文）連在一起，計算機可以編程，沒有問題。
    納米我們做了納米絨毛、納米菜花、納米顆粒、納米波紋、納米調(diào)控等五種，微米柱+納米顆粒、微米柱+納米球等等，我們申請了好多專利。有了綜合的能力，五種納米結(jié)構(gòu)加上七種納米的雙級調(diào)控能力，以后我們就非常強大，就可以做自然界里面有一些非常好特性的事情，我們根據(jù)13類性能定義了五大領(lǐng)域，每個領(lǐng)域都有市場研究。
    第一是超疏水和應(yīng)用。第二是高抗反技術(shù)與應(yīng)用。第三是高敏感性技術(shù)與應(yīng)用。第四是界面結(jié)合力調(diào)控與應(yīng)用。第五是生醫(yī)與檢測應(yīng)用。今天時間有限，給大家匯報前三點。
    我們在超快激光制備超疏水表面做了非常系統(tǒng)的研究，超疏水是荷葉不沾水的特性，它表面放大以后有一個微米級小鼓包，有納米級蠟絲。通過這樣的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了荷葉不沾水的特性�；�本的特性，水滴滴在表面，小于90度親水，大于90度叫疏水。大于150度叫超疏水，荷葉的性能是自然界里面超疏水非常好的。超疏水的原因理論上搞得非常清楚，可以用（英文）方程式描述。為什么荷葉能夠不沾水，是因為水滴下面在微納米結(jié)構(gòu)表面構(gòu)成了成千上萬個小氣囊，這些小氣囊把水滴跟固體相當于分開，只有很少部分是接觸，其他部分都不是直接接觸。這種狀態(tài)叫開始狀態(tài)，用開始描述。這個特性是低黏性，是荷葉的特性。但是一旦這個水滲透到這個結(jié)構(gòu)里面，就變成另外一種狀態(tài)，這個狀態(tài)跟自然界里面看到的玫瑰花花瓣的特性一樣，是黏著狀態(tài)，會牢牢黏在表面上。一旦形成玫瑰花的狀態(tài)，所有的自清潔功能就沒有了，所以我們一定要維持荷葉的低粘性自清的特性，而不是玫瑰花的高黏度特性。我們在任何金屬表面大面積過水，性能指標優(yōu)于荷葉。大家可以看到超疏水水滴到表面上以后，會完全的流下去。我們實現(xiàn)了組合材料的超疏水，這個性能都非常好。我們也實現(xiàn)了玻璃的完全透明和超疏水，這個也有相當大的難度。左邊是激光處理完以后的玻璃，透明性幾乎沒什么減少，右邊是正常的玻璃。我們實現(xiàn)玻璃的防護，玻璃不粘霧，周圍可以看得見。
    做了前面這些工作以后，我們可以寫很多論文，但是如果考慮運用，我還有三大難題要解決，這個難題遠遠比我做超疏水表面難得多。像王總前面說的，要把它用起來可以開發(fā)很多的挑戰(zhàn)。三大挑戰(zhàn)是什么，剛才說的Cassie狀態(tài)穩(wěn)定性，就是荷葉自清潔穩(wěn)定性。另外亞穩(wěn)態(tài)，不是能量最低的狀態(tài)。變到玫瑰花的狀態(tài)，它是穩(wěn)定的狀態(tài)，所以在另外的條件下，比如溫度下降，它自然就會變成玫瑰花的狀態(tài)，一旦變成玫瑰花的狀態(tài)，它就起反作用，如果把它表面做成玫瑰花，它完全粘住了。
    第二個問題，超疏水怎么樣耐久性。剛才講超疏水是微米納米結(jié)構(gòu)，非常容易損壞，它的耐久性是國際難題。怎么樣實現(xiàn)抗結(jié)冰？超疏水是抗結(jié)冰的基礎(chǔ)，但是疏水比抗結(jié)冰難很多，我們下了很大功夫。
    第一是系統(tǒng)研究穩(wěn)定性的問題，我們做的很多的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化出來，什么樣的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較小。這是我們得到一個非常高穩(wěn)定性的表面，可以把水滴壓成什么也看不見，分開以后它仍然是疏水的，這個難度非常大，一般的表面變成這個狀態(tài)以后完全失效。
    我們也請博士后系統(tǒng)分析一下，什么樣的結(jié)構(gòu)可以得到穩(wěn)定性最好的狀態(tài)。通過這樣下去以后，我們目前得到的穩(wěn)定性是國際上最好的。這個穩(wěn)定性把水滴在超疏水表面蒸發(fā)，水分縮小以后，有一個拉夫拉絲力（音），跟水滴的半徑呈反比。到一定的值以后，又從開始狀變成玫瑰花狀，就失效了。
    我們研究了多級的結(jié)構(gòu)，最少的也就是400，我們幾年前做到900，現(xiàn)在可以做到1600，穩(wěn)定性大大提高。
    第二是耐久性，剛才講了納米結(jié)構(gòu)非常容易損壞，自然界的結(jié)果用微米保護納米，但是用化學方法，一說出來它就是納米結(jié)構(gòu)，這個微米很難做到，也沒法調(diào)控，但是用激光可以調(diào)控。
    所以我們用微米保證納米以后，我們做的耐久性，就非常好。我們做的沙子磨損實驗，磨了70次。我們也有沖沙實驗，沖了60分鐘。還用交代粘，粘的500次以后還是有耐久。這是我們做的實驗，經(jīng)過這樣處理以后，仍然沒有改變超疏水的狀態(tài)。我們目前已經(jīng)達到可以工業(yè)運用的量級，我們還專門做了風動吹沙和吹塵的實驗，可以達到航空的要求。
    抗結(jié)冰也是另外的難題，我們也做了系統(tǒng)研究，什么樣的結(jié)構(gòu)在低溫下能夠保持穩(wěn)定，一般表面11分鐘，這個水滴下面就變成冰了，我們24小時還不結(jié)冰，這個非常好。主動抗結(jié)冰，因為飛機表面一般都是有加熱裝置，我們在已有的飛機原有的加熱裝置情況下，我們在超疏水表面，再做實驗。現(xiàn)在我們完全可以消除飛機翅膀前邊結(jié)冰，我們節(jié)能可以達到70%。一般的表面是50度，它冰還會結(jié)，我這個表面5度完全可以避免結(jié)冰，非常有前景。
    超疏水還有什么別的應(yīng)用？我們研究生做了一個很有意思的研究工作。沙漠里面有一種甲殼蟲，一部分親水，一部分疏水。在早上空氣溫度比較低的時候，只要空氣里面有一點濕度，甲殼蟲就把尾巴翹起來，吸收一定的水，所以即便在沙漠里面，它仍然有能力。我們基于這樣的研究，最近發(fā)了一篇不錯的論文，我們集中自然界三種動物，一個就是剛才說的甲殼蟲，它是疏水和親水圖案化，我們把它做成超疏水和超親水。再利用仙人掌，水滴從中間驅(qū)動到底下，所以仙人掌也不怕沒水。我們再利用樹葉的葉脈的結(jié)構(gòu)，把這三種結(jié)構(gòu)集中起來，我們設(shè)計了一個新的超疏水的結(jié)構(gòu)，像這樣。周圍粉紅色的是超疏水，把中間變成仙人掌，就會有自驅(qū)動的功能。這樣我們就可以把周圍地方的水全部吸收起來，到水庫這個地方，我們就可以把水集中起來，高效收集起來。
    先模擬三種狀態(tài)，第一種是甲殼蟲狀態(tài)，第二是平衡狀態(tài)，第三是仙人掌的狀態(tài)。這種情況下溫度下降以后收集的水都是隨機分布，都是分布在這個點上。中間的點上平衡的，平行的，所以水滴會集中在任何可能的地方。但是右邊我只要做成三角形的，所有的水都會集中在右邊比較寬的地方，因為它有一個驅(qū)動。
    這樣我們就可以把周圍地方的水全部收集過來，大家看這個視頻。一會兒我這個地方就收了好多水。系統(tǒng)研究一下，即便在位置比較低的地方，我的水也是可以從低往高處流，因為我的驅(qū)動力足夠大，可以把水從底下驅(qū)動到表面上，各個角度我們都試驗過，無論是垂直、左右，都可以把水收集過來。收集水的效率非常高，比甲殼蟲高70多倍。所以我們的設(shè)想，只要在沙漠里面，我?guī)б黄�這樣樹葉狀的結(jié)構(gòu)，在沙漠里面我就有水喝。
    剛才講的第一個應(yīng)用是超疏水應(yīng)用，第二是高抗反的應(yīng)用，它非常有應(yīng)用前景，2013年我們發(fā)了一篇文章，多孔三合（音）的結(jié)構(gòu)，里面有孔、有開、有點、有細顆粒。在這樣的表面我們得到了非常低的反射率的表現(xiàn)，從300納米到300微米這樣大的范圍內(nèi)，它的抗反性能非常好，我不知道有沒有引申的功能，沒往那方面考慮。
    2017年，我們采用了納米菜花的結(jié)構(gòu)，把它進一步下降，1.73，更下降了。后來做了微那雙級調(diào)控的方法，我們得到了當時世界上最低反射率的金屬表面，只有1.4左右。
    我們在這個基礎(chǔ)上講到雙級結(jié)構(gòu)，在中紅上得到了最低的反射率。有一次奧地利率代表團來，我們也交流一下，他們有一個ARRI公司對我們非常感興趣，我們做了幾個樣品給他展示，我們在鋁合金表面，比如說12種非常高抗反的材料，這個比較好一點。
    我們在金屬表面做了非常大的納米波紋的結(jié)構(gòu)，金屬表面就是彩虹顏色。我們也可以實現(xiàn)高抗反跟超疏水的結(jié)合。第三方面是高敏感性，因為現(xiàn)在氫燃料汽車非常熱門，從石油制成氫，但是從石油變成氫，我們一方面消耗了石油，另一方面我們造成了二氧化碳的排放溫室氣體。最好的辦法是直接把水分解成氫和氧，但是常規(guī)工業(yè)電解水效果很低，消化了大量的能量。我們就是把激光做的納米結(jié)構(gòu)，作為電催化的電極用來制氫和制氧，這是我們第一個工作。我們第一個工作在金屬表面做了納米絨毛的結(jié)構(gòu)，把它用在水分子上。左邊是陰極，右邊是陽極，加上兩伏的電，左邊冒出很多氫氣，右邊冒出很多央企，是金屬鎳的納米絨毛結(jié)構(gòu)。不同的微納結(jié)構(gòu)有很多功能，要挖掘它的性能。
    現(xiàn)在工業(yè)上用的都是泡沫的鎳，我們的性能比泡沫鎳要更好一點。我們會有一系列的測試，看它的性能指標等等。激光做的剛才講納米結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定，我們用到什么地方以后它的穩(wěn)定性都非常好。大家看到左邊的這條紅線非常穩(wěn)定，右邊這紅線也是非常穩(wěn)定，說明激光做的納米結(jié)構(gòu)確實是穩(wěn)定的。
    我們再考慮鎳比較貴，能不能更便宜一點，我們找了不銹鋼，把不銹鋼表面做成納米結(jié)構(gòu)，我們來分解。左邊是氫氣，右邊是氧氣，冒出來，這個效果非常好，我們申請了國際專利。我們把它做成氧機，用來制氫制氧�？吹街蒲跣�率非常好。
    還有一個可能的應(yīng)用，我們知道鋰離子的電池用得非常多，但是大家都覺得鋰離子電池作為汽車里程有點近，不夠，原因是量不夠。目前已知的容量最大的是什么材料，硅，工作一段時間以后硅就會裂解掉。我們用激光處理，讓它變成納米硅的結(jié)構(gòu)，這是表征，我們會發(fā)現(xiàn)它的充放電性大幅度提高。
    我們的目標希望能夠?qū)W習自然，超越自然，有些方面我們做到了，但是還有好多方面，我們還有很長的路要走。我看了兩個加號，表示我們做得比較好，超疏水方面我們比荷葉做得更好一點，超親水是一樣，定向潤濕好一點，自清潔好一點，減阻。我們現(xiàn)在團隊要產(chǎn)業(yè)化，找到幾個產(chǎn)品，因為我們這些技術(shù)實際上好多方面都非常有應(yīng)用前景，也希望能夠像王總這樣，把小東西變成有用的東西，也很大，但是需要有人去做。
    好，謝謝大家。

提問：有一個問題，您最后說要做成產(chǎn)業(yè)化，所以我有一個問題，就是效率和成本的問題。
    鐘敏霖：這是幾乎所有人都會問我的問題，我前面提到激光一個很大的難度之一，兩大挑戰(zhàn)是穩(wěn)定性、耐久性，第三大挑戰(zhàn)就是怎么樣提高效率。飛機上標準化是A4紙大小，原來24小時做一片，現(xiàn)在是1個半小時做1片，我希望明年10分鐘左右做1片，這樣覺得可以吧？還有它的面積大概七個平米，我不到一周可以做一架，您覺得可以了吧。
    提問：我過去聽過您的報告，今天我依然聽的如癡如醉，非常棒。請教一個問題，您是從自然學習了很多，例如說在微米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上進行納米化。在實驗室如果純粹把這個比例結(jié)構(gòu)做很好的特性，你微米基礎(chǔ)上進行納米化和純粹納米化之間的區(qū)別，如果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的時候，會有什么樣的價格？
    鐘敏霖：實際上搞化學的人有N多的辦法，把一個表面做一下就出納米，但是這種納米制造的問題不太耐久。功能不穩(wěn)定，因為它容易損壞。我們激光的好處就是我可以用微米來保護納米，因為我們的微米就相當于成千上萬小山包表面覆蓋納米結(jié)構(gòu)，所以我們前邊做的磨損試驗，可以把它磨掉，但是我周圍的納米還在，所以我這個性能肯定比化學方法做的平的表面好。我們也對比過，平的表面沙子磨一下，馬上就什么都沒了。我們可以磨六七十次，仍然還有，這個耐久性就顯著提高。
    從性能來講，如果說是超疏水性能，光納米結(jié)構(gòu)不是那么好，有了微米和納米結(jié)構(gòu)性能反而更好。所以為什么荷葉表面性能這么好？因為它有微米和納米。光有微米也可以實現(xiàn)超疏水，但是性能非常不穩(wěn)定，溫度稍微加一點，沒了。
    提問：非常贊同，我的意思在微米基礎(chǔ)上實現(xiàn)納米化，把它提高到兩個或者更多的數(shù)量級，這里面存在著一個問題，如果只是拿著沙子去磨，肯定有一天要把納米給磨掉。這個實際的期限，可能對于不同的case by case肯定不一樣，這是不是定的標準？
    鐘敏霖：實際現(xiàn)在很多人在研究，論文都是成千上萬篇，但是最后發(fā)現(xiàn)應(yīng)用非常難，原因就是穩(wěn)定性和耐久性不行，所以常規(guī)很難解決。至少目前我們已經(jīng)比那時候好很多，我們應(yīng)該說是有可能把它用得非常好。但是有些地方你要做，他肯定受不了。有些地方可以用得很好，就看用到什么地方，要發(fā)揮它的長處。
    提問：您的這個應(yīng)用前景非常廣闊，我們做激光器，超半導(dǎo)。您剛才提到效率提升的過程中，對激光器有什么要求？
    鐘敏霖：穩(wěn)定性要非常好，穩(wěn)定性如果不行，今天做的跟明天不一樣，而且這個結(jié)構(gòu)變化了以后，性能也會變，所以穩(wěn)定性特別重要，功率高一點、低一點也可以，穩(wěn)定性如果不行就沒法用。切割焊接的時候沒問題，做納米結(jié)構(gòu)很敏感。
    提問：鐘老師一直帶領(lǐng)著我們向前進，已經(jīng)一二十年了。您在選擇這個方向的時候，你是根據(jù)自己的長項還是前沿？同時對于研究生主要要求的能力在哪里，是有探索性的精神，還是我有把握肯定能做出來。因為咱們原來的方向差不多，后來您轉(zhuǎn)到這來，非常棒，非常成功，一般人不敢邁出這一步，您認為是因為清華大學，或者因為您本人，或者是因為什么，讓您自己做的轉(zhuǎn)型非�？欤�特別成功？謝謝。
    鐘敏霖：我本科是學激光專業(yè)畢業(yè)的，1983年到現(xiàn)在一直做激光，30多年。前二十年我做激光3D打印等，我們做了最早的脫模噴水（音）也申請了發(fā)明專利，也給王教授、徐工、黃教授他們都用過。但是我覺得在清華，我們做工程的在清華不太有利，在華中做工程有非常好的環(huán)境。清華每一個團隊教授非常有限，不超過10個人，我們周圍沒這個環(huán)境，也沒有這個氣氛。而且現(xiàn)在我們在材料學院，拼命地要發(fā)論文，我如果不發(fā)論文，可能就死定了。所以我當時在2004年的時候，雖然我們有3D打印，有非常好的技術(shù)，激光服務(wù)，我們也做了很多。但是從我個人來講，我還是找另外一個方向，人家說扭頭就走。甚至我們前期參與好多的工作，后來兩期專項全部不參與，專門做微納米，發(fā)現(xiàn)微納米非常有應(yīng)用前景，而且非常有意思。我選擇的主要的標準，我們要發(fā)展研究，我本身是學工科出身的，所以我還是要兼顧本身的應(yīng)用。所以現(xiàn)在選擇這個應(yīng)用，我們搞物理、化學的比我們強多了，肯定比我們強多了。但是純粹搞物理化學的人做東西不行，不知道從哪下手�，F(xiàn)在清華要求鼎天立地，我們現(xiàn)在沒碰到天，也沒挨著地，在中間晃悠著。
    提問：鐘老師，問您一個問題，您在做表面納米結(jié)構(gòu)的時候，最大的深度是多少？
    鐘敏霖：沒有影響。到300微米。
    提問：要用皮秒還是飛秒？
    鐘敏霖：激光最大的好處就是你想做多深都可以，激光這么多的參數(shù)，給了我們很多的自由度。一次不夠可以掃一百次，原來30微米，現(xiàn)在變成60微米，你再掃一百次可以變成90微米，一樣的。
    提問：好，謝謝。
    提問：鐘老師您好，很久以前就聽您在這方面做得很好，今天頭一次聽您報告，想問的很多。我想問一下您在表面疏油這一塊做過嘗試沒有？
    鐘敏霖：做過，吉林大學的蘇（音）老師應(yīng)該比我早得多，他們團隊做得非常好，我跟他稍微方向不同。其實有兩個原因，因為油比水低很多，油大概30多。所以一般的微納結(jié)構(gòu)超疏水非常好，超疏油就不行。國際有一篇論文，如果要疏油就必須倒插式的結(jié)構(gòu)。我們一般都是柱子，上面小，下面大，柱子，倒著來，因為倒著來可以有向上的力，可以把它強度做大。我們有一個碩士研究生做的工作，先是在平面上，因為倒插結(jié)構(gòu)一般方法可以做，但是這個成本很高，也做不了太大。還有一個纖維的方法，因為它是表面上，下表面直接以下還有一丁點，上面比下面大，所以有一些纖維的表面有一定的疏油功能。
    我們的想法：第一，在激光表面提供一個微米柱上的納米草，實現(xiàn)了疏油。什么原因？因為把它放在平面上，下面倒插結(jié)構(gòu)非常少，如果把這個纖維放再一個三維的柱子表面豎起來，倒插的結(jié)構(gòu)就會出來很多，比平的表面出來很多，所以通過這樣我們實現(xiàn)了完全的疏油。


激光制造與再制造技術(shù)及應(yīng)用研討會 介紹

會議以激光技術(shù)、增材制造及再制造相關(guān)光電技術(shù)為主題，針對航空航天交通領(lǐng)域高質(zhì)量復(fù)雜產(chǎn)品的全產(chǎn)業(yè)鏈以及全壽命維護等迫切需求，開展面向增材制造及再制造的設(shè)計、材料、工藝及裝備、檢測以及標準規(guī)范等相關(guān)光電技術(shù)應(yīng)用研討，提升增材制造及再制造技術(shù)的數(shù) 字化、智能化、高穩(wěn)定能力，驅(qū)動中國制造高質(zhì)量發(fā)展。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，為我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供了難得的重大機遇。制造業(yè)是創(chuàng)新驅(qū)動的主戰(zhàn)場，推動制造業(yè)先進性發(fā)展，是扭轉(zhuǎn)制造業(yè)低質(zhì)低效、重塑產(chǎn)業(yè)競爭力，實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵所在。大力發(fā)展先進制造業(yè)，是加快制造強國建設(shè)步伐，加速推動經(jīng)濟發(fā)展由數(shù)量和規(guī)模擴張向質(zhì)量和效益提升轉(zhuǎn)變的重要途徑，以實際行動貫徹落實黨的十九大精神的具體體現(xiàn)。

主辦單位：
中國光學工程學會
北京亦莊國際投資發(fā)展有限公司
承辦單位：
國際激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用協(xié)同聯(lián)盟
再制造技術(shù)國家級重點實驗室
高能束流加工技術(shù)國家級重點實驗室
增材制造航空科技重點實驗室
高能束流增量制造工藝及裝備北京市重點實驗室
會議網(wǎng)址https://b2b.csoe.org.cn/meeting/show-48.html