mon professeur possède une compétence unique : « danser » sur le filament. il veut que le robot insecte « grimpe » dans la réalité.
2024-09-08
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[note de l'éditeur] en grandissant, avez-vous déjà rencontré un enseignant doté de « compétences uniques » qui peut rendre les cours ennuyeux vivants et intéressants, transformer les spécialités en « armes magiques » pour responsabiliser les élèves et élargir les intérêts et les passe-temps des élèves en envie de carrières futures ? dahe.com a prévu « mon professeur a une compétence unique » pour la journée des enseignants afin de voir comment les enseignants utilisent leurs « compétences uniques » pour soutenir les rêves de la prochaine génération.
dahe net news (reporter liu gaoya) avec un « canon à électrons » à microfaisceau qui permet aux électrons de « danser » sur le filament, zeng fanguang, professeur à l'école des matériaux de l'institut de gestion de l'industrie aéronautique de zhengzhou, a guidé ses étudiants vers remporter la première place au concours national des étudiants « challenge cup ». cette technologie et cet équipement de soutien font actuellement défaut dans le monde.
il a étudié la physique quand il était jeune, mais il a amené ses étudiants à explorer une nouvelle voie dans la science des matériaux. zeng fanguang, qui est sur le point d'entrer dans sa 60e année, a un autre souhait : « amener l'équipe à réaliser l'application industrielle des canons à microfaisceau d'électrons et à réaliser l'innovation de toute la chaîne matériaux-dispositifs-équipements. le plus tôt possible."
quelle est la grande utilité de cette arme ?
le canon à électrons mentionné par zeng fanguang n'est pas un « vrai pistolet », mais un canon émetteur d'électrons qui utilise des électrons comme « balles ». le filament est le « canon » de ce pistolet. à partir de là, les électrons vont « danser » grâce à la manipulation des champs électriques et magnétiques. alors, où exactement cette arme est-elle utilisée ?
« connaissez-vous les micro-robots à l'échelle des insectes ? ils sont composés de nombreuses micro-pièces métalliques complexes à l'échelle mésoscopique (10^-4~10^-6m). la « micro-pièce » ne semble-t-elle pas très petite ? facile à faire ?", a demandé zeng fanguang avec un sourire.
selon lui, actuellement, la chine dépend fortement des importations d'équipements électroniques sous vide haut de gamme, tels que les microscopes électroniques à balayage, les microscopes électroniques à transmission et d'autres matériaux et dispositifs à filaments, et il existe un risque potentiel de goulots d'étranglement.
comment pouvons-nous créer des robots à l’échelle centimétrique ou terrestre à l’échelle d’un insecte pour l’inspection, la détection, ainsi que la recherche et le sauvetage après une catastrophe dans des espaces non structurés ou confinés ? zeng fanguang a déclaré que les microstructures métalliques de précision ou les micro-pièces sont l'une des conditions préalables, en particulier les minuscules pièces métalliques à l'échelle mésoscopique (submicronique-submillimétrique) entre l'échelle macro et l'échelle micro.
grâce à des années de recherche, zeng fanguang a découvert que parmi les technologies de fabrication existantes, la technologie la plus prometteuse pour résoudre ce problème est la technologie d'impression 3d par microfaisceau d'électrons qui utilise des microfaisceaux d'électrons à haute densité d'énergie pour fondre la poudre métallique en fonction de la tranche structurelle. les données graphiques des micro-pièces, des micro-faisceaux d'électrons à haute densité d'énergie sont utilisés pour faire fondre la poudre métallique couche par couche, réalisant finalement une micro-fabrication additive de micro-pièces métalliques complexes.
"sur la base des considérations ci-dessus et après des démonstrations répétées, notre équipe d'enseignants a amené les étudiants à rechercher des percées dans les matériaux à filament, puis a encouragé l'innovation des dispositifs de base avec des innovations matérielles clés. zeng fanguang a déclaré avec joie que le canon à électrons à microfaisceau était entré en scène." être.
après avoir remporté le prix, il a vu les étudiants les larmes aux yeux
lors du 18e concours national de travaux universitaires en sciences et technologies parascolaires « challenge cup », zeng fanguang et son équipe ont guidé les étudiants pour qu'ils remportent le premier prix pour leur travail « pistolet à électrons à microfaisceau pour des applications de microfabrication additive de micropièces métalliques complexes ».
pendant la compétition, deux choses ont marqué zeng fanguang dans sa mémoire.
les filaments de canon à électrons existants utilisent principalement des filaments d'hexaborure de lanthane et de tungstène, mais en raison de la grande taille de la surface émettrice, de petits points de faisceau d'électrons ne peuvent pas être obtenus. les membres de l'équipe ont imaginé que s'ils utilisaient plutôt de la fibre de carbone quasi-macro préparée en laboratoire, ce matériau aurait une surface émettrice hémisphérique avec une échelle quasi-macro et un rayon de courbure parfait, ce qui répondrait exactement aux exigences de la micro-amplification additive. fabrication.
zeng fanguang est spécialisé dans la recherche scientifique, en particulier dans le domaine des matériaux et dispositifs sources électroniques et de leurs applications. il est bien conscient de la difficulté du processus de recherche scientifique et de la difficulté d'obtenir des résultats, et il transmet ses nombreuses années d'expérience aux étudiants.
sous la direction patiente de zeng fanguang, à travers des séries d'expériences, les équipes participantes ont finalement utilisé l'effet de confinement physique de l'espace et la méthode des variables contrôlées pour préparer des fibres de carbone quasi-macro aux formes parfaites.
à zhengzhou, pendant les vacances d'été, la température atteignait 40°c et la canicule nous frappait, mais les membres de l'équipe faisaient des expériences de croissance de filaments à 1 000°c en laboratoire. enfin, ils ont réalisé une préparation contrôlable de matériaux de filaments de fibres de carbone quasi-macro, puis ont achevé le développement et les tests de canons à micro-faisceaux d'électrons.
zeng fanguang a déclaré que lors de la fabrication d'un canon à microfaisceau d'électrons, les étudiants doivent d'abord transformer le matériau du filament en un dispositif à filament. ils doivent enfiler un matériau beaucoup plus fin qu'un cheveu humain dans un tube de cuivre d'un diamètre extérieur de seulement 0,3 mm. , puis placez le filament dans un dispositif à filament. le tube en cuivre est juste assez serti pour établir une connexion électrique fiable avec le matériau du filament.
"comme il s'agit d'un tout nouvel appareil, il n'existe aucun outil spécial disponible sur le marché et il nécessite une opération manuelle. nous ne pouvons utiliser que des microscopes et des loupes pour faciliter l'opération. vous pouvez imaginer la peur des étudiants en mentionnant cela." expérience, zeng fanguang était plein d'enthousiasme et se sentait en détresse.
sous les encouragements et la démonstration de zeng fanguang et d'autres enseignants de l'équipe, les élèves ont développé l'habileté de manipuler de petits objets d'une seule main. "maintenant, la plupart des étudiants peuvent réaliser de manière indépendante la production d'appareils à filament. cela a grandement cultivé leur esprit d'excellence et leur volonté tenace de surmonter les difficultés. c'est un progrès qui ne peut être échangé contre de nombreux cours.", a déclaré zeng fanguang avec émotion. .
du concours universitaire au concours national, de zheng hang à la finale. une fois le concours terminé, zeng fanguang emmenait les étudiants participants étudier près de guiyang lorsque la nouvelle est arrivée que la candidature avait remporté le premier prix. je sais qu’ils se sont tranquillement transformés.
laissez ce "pistolet" réaliser une application industrielle
parlant de la valeur r&d du projet, zeng fanguang a déclaré : « sur la base du canon à électrons à micro-faisceau, il est prévu de développer un système de micro-fabrication additive à faisceau d'électrons pour réaliser la micro-fabrication additive de micro-pièces métalliques complexes. »
concernant le développement futur des canons à microfaisceau d'électrons, zeng fanguang a également une vision claire : « ensuite, nous nous concentrerons sur la promotion de la recherche sur les applications des canons à microfaisceau d'électrons et sur la transformation des canons à microfaisceau d'électrons. produits de laboratoire aux applications industrielles, et optimiser et améliorer la qualité et les performances des produits.
dans le même temps, il espère également développer un système optique électronique spécial et un système d'alimentation électrique spécial basé sur le canon à électrons à micro-faisceau, et achever le plus rapidement possible le développement des composants de base nécessaires aux équipements de traitement micro-nano des pièces métalliques. , et nous nous efforçons de réaliser le saut des matériaux aux appareils puis à l'équipement le plus rapidement possible.
former les étudiants reste une priorité absolue et zeng fanguang souhaite intégrer davantage d'étudiants dans la plateforme de recherche et développement. « grâce à une formation minutieuse, davantage d'étudiants deviendront sûrement des talents innovants composés qui non seulement maîtrisent les connaissances en science des matériaux, mais ont également la capacité d'appliquer la technologie électronique sous vide, et deviendront des talents professionnels et techniques rares dans les domaines des matériaux avancés et des équipements haut de gamme. industries connexes dans mon pays. » a déclaré zeng fanguang avec confiance.
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