私の先生は、フィラメントの上で「踊る」というユニークなスキルを持っています。昆虫ロボットを現実に「登らせる」ことを望んでいます。
2024-09-08
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【編集後記】 成長の途中で、退屈な授業をにぎやかで面白くし、得意分野を「魔法の武器」に変えて生徒を力づけ、生徒の興味や趣味をさらに広げてくれる「ユニークなスキル」を持った教師に出会ったことはありますか？将来のキャリアへの憧れは？ dahe.com は、教師の日に「my teacher has a unique skill」を企画し、教師がどのように「ユニークなスキル」を使って次世代の夢をサポートしているかを紹介しました。
大河ネットニュース（劉高雅記者） 鄭州航空産業管理研究所材料学部教授の曾芳光氏は、フィラメント上で電子を「踊る」ことができるマイクロビーム「電子銃」を使って学生たちを指導した。全国大学生大会「チャレンジカップ」で優勝する この技術とそれを支える設備は、現在世界に不足しています。
彼は若い頃物理学を学びましたが、学生たちを率いて材料科学の新しい道を探求しました。 60歳を迎えようとしている曽芳光氏には、もう一つの願いがある。「マイクロビーム電子銃の産業応用を実現し、材料、デバイス、装置のチェーン全体の革新を実現するチームを育成すること。できるだけ早く。」
この銃の素晴らしい用途は何ですか?
曽芳光氏の言う電子銃は「本物の銃」ではなく、電子を「弾丸」として使用する電子放出銃である。フィラメントはこの銃の「銃身」であり、ここから電子は電場と磁場の操作によって「踊り」ます。それで、この銃は一体どこで使われているのでしょうか？
「昆虫スケールのマイクロロボットを知っていますか？それはメゾスコピックスケール（10^-4～10^-6m）の複雑な金属製のマイクロ部品を多数組み合わせて構成されています。「マイクロ部品」というととても小さく聞こえませんか？作るのは簡単ですか？」と曽芳光さんは笑顔で尋ねた。
同氏によると、現在、我が国は走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、その他のフィラメント材料やフィラメント装置などのハイエンド真空電子機器の輸入に大きく依存しており、ボトルネックが生じる潜在的なリスクがあるという。
構造化されていない空間や閉鎖空間での検査、検出、災害後の捜索救助を行うためのセンチメートルスケールまたは陸生昆虫スケールのロボットを作成するにはどうすればよいでしょうか? zeng fanguang氏は、精密な金属微細構造またはマイクロ部品が前提条件の1つであり、特にマクロスケールとマイクロスケールの間のメゾスコピックスケール（サブミクロン〜サブミリメートル）の小さな金属部品が必要であると述べた。
zeng fanguang 氏は、長年の研究を通じて、既存の製造技術の中で、この問題を解決する最も有望な技術が、高エネルギー密度の電子マイクロビームを使用して、構造スライスに基づいて金属粉末をパターン溶解する電子マイクロビーム 3d プリンティング技術であることを発見しました。微細部品のグラフィックデータを利用して、高エネルギー密度の電子マイクロビームを使用して金属粉末を層ごとにパターン溶解し、最終的には複雑な金属微細部品の積層微細製造を実現します。
「上記の検討に基づいて、デモンストレーションを繰り返した後、私たちの教師チームは生徒たちにフィラメント材料のブレークスルーを模索させ、その後、主要な材料イノベーションでコアデバイスのイノベーションを推進しました。マイクロビーム電子銃が登場したと喜んで言いました。」いる。
受賞後、目に涙を浮かべる生徒たちの姿を見た。
第18回「チャレンジカップ」全国大学生課外学術科学技術作品コンペティションで、曽芳光氏と彼のチームは、学生たちを指導して、「複雑な金属マイクロ部品の付加的微細製造応用のためのマイクロビーム電子銃」という作品で最優秀賞を獲得した。
大会中、曽方広さんの記憶に印象に残ったことが 2 つあります。
既存の電子銃フィラメントは主に六ホウ化ランタンやタングステンフィラメントを使用していますが、放射面が大きいため、小さな電子ビームスポットを実現することができません。チームメンバーは、代わりに実験室で準備された準マクロカーボンファイバーを使用すると、この材料は準マクロスケールと完全な曲率半径を備えた半球状の放射面を持ち、加算的マイクロカーボンファイバーの要件を正確に満たすことになると想像しました。製造業。
zeng fanguang は科学研究、特に電子ソース材料とデバイス、およびその応用分野を専門としています。彼は科学研究のプロセスの難しさと結果を出すことの難しさをよく知っており、彼の長年の経験を学生たちに伝えています。
zeng fanguang 氏の辛抱強い指導の下、実験を重ね、参加チームは最終的に物理的空間閉じ込め効果と制御変数法を利用して、完璧な形状の準マクロ炭素繊維を調製しました。
夏休み中の鄭州では気温が40℃にも達し、猛暑が襲いましたが、研究室ではチームメンバーが1000℃でのフィラメントの成長実験を行っていました。最後に、彼らは準マクロ炭素繊維フィラメント材料の制御可能な調製を達成し、マイクロビーム電子銃の開発とテストを完了しました。
zeng fanguang氏は、マイクロビーム電子銃を作る際、学生たちはまずフィラメント材料をフィラメント装置に加工する必要があり、外径わずか0.3mmの銅管に人間の髪の毛よりもはるかに細い材料を通す必要があると述べた。次に、フィラメントをフィラメント装置に挿入し、フィラメント材料に確実に電気接続できる程度に銅管を圧着します。
「これは真新しい装置であるため、市販されている特別なツールはなく、手動操作が必要です。操作を補助するには顕微鏡と拡大鏡しか使用できません。これについては、学生たちが恐怖することを想像できるでしょう。」曾芳光さんは熱意に満ちていて、とても悲しんでいました。
曾芳光氏や他のチーム教師らの励ましと実演を受けて、生徒たちは片手で小さな物体を操作するスキルを習得した。 「今では、ほとんどの学生がフィラメントデバイスの製作を独立して完了できるようになりました。これにより、彼らの卓越した職人魂と、困難を乗り越える粘り強い意志が大いに養われました。これは、多くのクラスには代えられない進歩です。」と曾芳光氏は感慨深そうに語った。 。
大学大会から全国大会、鄭航から決勝戦まで。競技終了後、曾芳光さんが参加学生たちを連れて貴陽近郊へ留学していたところ、その作品が一等賞を受賞したという知らせが入った。彼らが静かに変化したことを知っています。」
この「銃」を産業応用を実現させよう
zeng fanguang氏は、このプロジェクトの研究開発価値について次のように述べています。「マイクロビーム電子銃に基づいて、複雑な金属マイクロ部品の積層型微細製造を実現するための電子ビーム積層型微細製造システムを開発することが期待されています。 」
曾方光氏は、マイクロビーム電子銃の将来の開発についても、明確な見通しを持っており、「次に、マイクロビーム電子銃の応用研究の推進に注力し、マイクロビーム電子銃の転換を推進する」と述べた。実験室用製品から産業用アプリケーションまでを提供し、製品の品質と性能を最適化およびアップグレードします。」
同時に、マイクロビーム電子銃をベースとした特殊な電子光学系や特殊な電源システムも開発し、金属部品のマイクロ・ナノ加工装置に必要なコアコンポーネントの開発を早期に完了したいとしている。を実現し、材料からデバイス、装置への飛躍を一日も早く実現するよう努めます。
学生の育成は依然として最優先事項であり、zeng fanguang 氏は、より多くの学生を研究開発プラットフォームに統合したいと考えています。 「丁寧な研修を通じて、より多くの学生が、材料科学の知識を修得するだけでなく、真空エレクトロニクス技術の応用能力を備えた複合革新人材となり、先端材料や先端機器の分野において稀有な専門的・技術的人材となることは確実です。」私の国の関連産業の曽芳光氏は自信を持ってこう語った。
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