mein lehrer hat eine einzigartige fähigkeit: „tanzen“ auf dem filament. er möchte, dass der insektenroboter in die realität „klettert“.
2024-09-08
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[anmerkung des herausgebers] sind sie auf dem weg ihres erwachsenwerdens jemals einem lehrer mit „einzigartigen fähigkeiten“ begegnet, der langweilige klassen lebendig und interessant gestalten, fachgebiete in „magische waffen“ verwandeln kann, um schüler zu stärken, und die interessen und hobbys der schüler erweitern kann? zukunftsberufe? dahe.com plante für den lehrertag „mein lehrer hat eine einzigartige fähigkeit“, um zu sehen, wie lehrer ihre „einzigartigen fähigkeiten“ nutzen, um die träume der nächsten generation zu unterstützen.
dahe net news (reporter liu gaoya) mit einer mikrostrahl-„elektronenkanone“, die es elektronen ermöglicht, auf dem filament zu „tanzen“, führte zeng fanguang, professor an der school of materials des zhengzhou institute of aviation industry management, seine studenten dazu gewinnen sie den ersten platz im nationalen studentenwettbewerb „challenge cup“. diese technologie und unterstützende ausrüstung fehlt derzeit weltweit.
als er jung war, studierte er physik, führte seine schüler jedoch dazu, einen neuen weg in der materialwissenschaft zu beschreiten. zeng fanguang, der bald sein 60. lebensjahr erreicht, hat einen weiteren wunsch. er sagte: „nehmen sie das team heraus, um die industrielle anwendung von mikrostrahl-elektronenkanonen zu verwirklichen und die innovation der gesamten material-geräte-ausrüstung zu verwirklichen.“ schnellstmöglich."
was ist der große nutzen dieser waffe?
die von zeng fanguang erwähnte elektronenkanone ist keine „echte waffe“, sondern eine elektronen emittierende waffe, die elektronen als „kugeln“ verwendet. der glühfaden ist der „lauf“ dieser waffe. von hier aus „tanzen“ die elektronen durch die manipulation elektrischer und magnetischer felder. wo genau wird diese waffe verwendet?
„kennen sie mikroroboter im insektenmaßstab? sie bestehen aus vielen komplexen metallmikroteilen im mesoskopischen maßstab (10^-4~10^-6m). klingt das ‚mikroteil‘ nicht sehr klein? einfach zuzubereiten?“, fragte zeng fanguang mit einem lächeln.
ihm zufolge ist mein land derzeit stark auf den import hochwertiger vakuumelektronikgeräte wie rasterelektronenmikroskope, transmissionselektronenmikroskope und anderer filamentmaterialien und filamentgeräte angewiesen, und es besteht die potenzielle gefahr von engpässen.
wie können wir zentimetergroße oder terrestrische insektenroboter zur inspektion, erkennung sowie suche und rettung nach einer katastrophe in unstrukturierten oder engen räumen entwickeln? zeng fanguang sagte, dass präzise metallmikrostrukturen oder mikroteile eine der voraussetzungen seien, insbesondere winzige metallteile im mesoskopischen maßstab (submikron-submillimeter) zwischen der makroskala und der mikroskala.
durch jahrelange forschung hat zeng fanguang herausgefunden, dass unter den bestehenden fertigungstechnologien die vielversprechendste technologie zur lösung dieses problems die elektronenmikrostrahl-3d-drucktechnologie ist, die elektronenmikrostrahlen mit hoher energiedichte verwendet, um metallpulver basierend auf der strukturscheibe zu schmelzen um grafische daten von mikroteilen zu erhalten, werden elektronenmikrostrahlen mit hoher energiedichte verwendet, um metallpulver schicht für schicht zu strukturieren und so letztendlich die additive mikrofertigung komplexer metallmikroteile zu erreichen.
„auf der grundlage der oben genannten überlegungen und nach wiederholten demonstrationen führte unser lehrerteam die schüler dazu, nach durchbrüchen bei filamentmaterialien zu suchen, und förderte dann die kerngeräteinnovation mit wichtigen materialinnovationen, freute sich zeng fanguang über die einführung der mikrostrahl-elektronenkanone.“ sein.
nachdem er den preis gewonnen hatte, sah er studenten mit tränen in den augen
beim 18. „challenge cup“ des national college students extracurricular academic science and technology works competition führten zeng fanguang und sein team studenten dazu, den ersten preis für ihre arbeit „microbeam electron gun for additive micromanufacturing applications of complex metal micro parts“ zu gewinnen.
während des wettbewerbs gab es zwei dinge, die zeng fanguang in seiner erinnerung beeindruckten.
bestehende elektronenkanonenfilamente verwenden hauptsächlich lanthanhexaborid- und wolframfilamente, aber aufgrund der großen größe der emittierenden oberfläche können kleine elektronenstrahlpunkte nicht erreicht werden. die teammitglieder stellten sich vor, dass, wenn sie stattdessen im labor hergestellte quasi-makro-kohlenstofffasern verwenden würden, dieses material eine halbkugelförmige emittierende oberfläche mit einer quasi-makro-skala und einem perfekten krümmungsradius hätte, was genau den anforderungen der additiven mikro-kohlenstofffaser entsprechen würde. herstellung.
zeng fanguang ist auf wissenschaftliche forschung spezialisiert, insbesondere auf dem gebiet elektronischer quellmaterialien und geräte und deren anwendungen. er ist sich der schwierigkeit des wissenschaftlichen forschungsprozesses und der schwierigkeit, ergebnisse zu erzielen, bewusst und gibt seine langjährige erfahrung an die studierenden weiter.
unter der geduldigen anleitung von zeng fanguang nutzten die teilnehmenden teams schließlich durch versuchsrunden den physischen raumbeschränkungseffekt und die methode der kontrollierten variablen, um quasi-makro-kohlenstofffasern mit perfekten formen herzustellen.
während der sommerferien betrug die temperatur in zhengzhou bis zu 40 °c und die hitzewelle traf uns, aber die teammitglieder führten im labor filamentwachstumsexperimente bei 1000 °c durch. schließlich erreichten sie eine kontrollierbare vorbereitung von quasi-makro-kohlenstofffaser-filamentmaterialien und schlossen dann die entwicklung und erprobung von mikrostrahl-elektronenkanonen ab.
zeng fanguang sagte, dass die schüler bei der herstellung einer mikrostrahl-elektronenkanone zunächst das filamentmaterial in ein filamentgerät umwandeln müssen. sie müssen ein material, das viel dünner als ein menschliches haar ist, in ein kupferrohr mit einem außendurchmesser von nur 0,3 mm einfädeln , und stecken sie dann das filament in ein filamentgerät. das kupferrohr wird gerade so weit gecrimpt, dass eine zuverlässige elektrische verbindung zum filamentmaterial hergestellt wird.
„da es sich um ein brandneues gerät handelt, gibt es keine speziellen werkzeuge auf dem markt und es erfordert eine manuelle bedienung. zur unterstützung der operation können wir nur mikroskope und lupen verwenden. sie können sich die angst der studenten vorstellen, die das erwähnen.“ erfahrung, zeng fanguang war voller enthusiasmus und fühlte sich verzweifelt.
unter der ermutigung und demonstration von zeng fanguang und anderen teamlehrern entwickelten die schüler die fähigkeit, winzige objekte mit einer hand zu manipulieren. „jetzt können die meisten schüler die herstellung von filamentgeräten selbstständig abschließen. dies hat ihren handwerklichen geist der exzellenz und ihren hartnäckigen willen, schwierigkeiten zu überwinden, erheblich gefördert. dies ist ein fortschritt, der für viele klassen nicht austauschbar ist.“ .
vom hochschulwettbewerb bis zum nationalen wettbewerb, von zheng hang bis zum finale. nachdem der wettbewerb beendet war, nahm zeng fanguang die teilnehmenden studenten mit in die nähe von guiyang, um dort zu studieren, als die nachricht kam, dass der beitrag den ersten preis gewonnen hatte weiß, dass sie sich still und leise verwandelt haben.“
lassen sie diese „waffe“ industrielle anwendungen realisieren
über den forschungs- und entwicklungswert des projekts sagte zeng fanguang: „basierend auf der mikrostrahl-elektronenkanone wird erwartet, dass ein additives elektronenstrahl-mikrofertigungssystem entwickelt wird, um die additive mikrofertigung komplexer metallmikroteile zu erreichen.“ ”
auch hinsichtlich der zukünftigen entwicklung von mikrostrahl-elektronenkanonen hat zeng fanguang eine klare perspektive: „als nächstes werden wir uns auf die förderung der anwendungsforschung von mikrostrahl-elektronenkanonen konzentrieren und die transformation von mikrostrahl-elektronenkanonen vorantreiben.“ laborprodukte bis hin zu industriellen anwendungen und optimieren und verbessern die produktqualität und -leistung.“
gleichzeitig hofft er, ein spezielles elektronenoptisches system und ein spezielles stromversorgungssystem auf basis der mikrostrahl-elektronenkanone zu entwickeln und die entwicklung der kernkomponenten für die mikro-nano-bearbeitungsausrüstung von metallteilen so schnell wie möglich abzuschließen und streben danach, den sprung von materialien über geräte zu geräten so schnell wie möglich zu realisieren.
die förderung von studenten hat nach wie vor oberste priorität und zeng fanguang möchte mehr studenten in die forschungs- und entwicklungsplattform integrieren. „durch eine sorgfältige ausbildung werden sicherlich mehr studenten zu innovativen talenten werden, die nicht nur kenntnisse in den materialwissenschaften beherrschen, sondern auch die fähigkeit besitzen, vakuumelektroniktechnologie anzuwenden, und sich zu seltenen beruflichen und technischen talenten in den bereichen fortschrittliche materialien und high-end-geräte entwickeln.“ sagte zeng fanguang zuversichtlich.
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