meu professor tem uma habilidade única: “dançar” no filamento. ele quer que o robô inseto “suba” para a realidade.
2024-09-08
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[nota do editor] no caminho de seu crescimento, você já encontrou um professor com "habilidades únicas" que pode tornar aulas chatas animadas e interessantes, transformar especialidades em "armas mágicas" para capacitar os alunos e expandir os interesses e hobbies dos alunos em carreiras futuras? dahe.com planejou "meu professor tem uma habilidade única" para o dia do professor para ver como os professores usam suas "habilidades únicas" para apoiar os sonhos da próxima geração.
dahe net news (repórter liu gaoya) com uma "arma de elétrons" de microfeixe que permite que os elétrons "dancem" no filamento, zeng fanguang, professor da escola de materiais do instituto de gestão da indústria de aviação de zhengzhou, orientou seus alunos a ganhar o primeiro lugar na competição nacional de estudantes universitários "challenge cup". atualmente, essa tecnologia e equipamentos de suporte faltam no mundo.
ele estudou física quando era jovem, mas levou seus alunos a explorar um novo caminho na ciência dos materiais. zeng fanguang, que está prestes a completar 60 anos, tem outro desejo. ele disse: “trazer a equipe para realizar a aplicação industrial de armas de elétrons de microfeixe e realizar a inovação de toda a cadeia de materiais-dispositivos-equipamentos. o mais breve possível."
qual é a grande utilidade desta arma?
o canhão de elétrons mencionado por zeng fanguang não é um “canhão real”, mas um canhão emissor de elétrons que usa elétrons como “balas”. o filamento é o “cano” desta arma. a partir daqui, os elétrons vão “dançar” com a manipulação dos campos elétricos e magnéticos. então, onde exatamente essa arma é usada?
"você conhece microrrobôs em escala de inseto? ele é composto de muitas micropartes metálicas complexas em escala mesoscópica (10 ^ -4 ~ 10 ^ -6m). a 'microparte' não parece muito pequena? fácil de fazer?" zeng fanguang perguntou com um sorriso.
segundo ele, atualmente, meu país depende fortemente da importação de equipamentos eletrônicos de vácuo de última geração, como microscópios eletrônicos de varredura, microscópios eletrônicos de transmissão e outros materiais de filamento e dispositivos de filamento, e há risco potencial de gargalos.
como podemos criar robôs em escala centimétrica ou terrestre em escala de insetos para inspeção, detecção e busca e resgate pós-desastre em espaços não estruturados ou confinados? zeng fanguang disse que microestruturas metálicas de precisão ou micropeças são um dos pré-requisitos, especialmente minúsculas peças metálicas em escala mesoscópica (submícron-submilimétrica) entre a escala macro e a microescala.
através de anos de pesquisa, zeng fanguang descobriu que entre as tecnologias de fabricação existentes, a tecnologia mais promissora para resolver esse problema é a tecnologia de impressão 3d de microfeixe de elétrons que usa microfeixes de elétrons de alta densidade de energia para fundir padrões em pó metálico com base na fatia estrutural. dados gráficos de micropeças, microfeixes de elétrons de alta densidade de energia são usados para derreter padrão de pó metálico camada por camada, alcançando, em última análise, microfabricação aditiva de micropeças metálicas complexas.
"com base nas considerações acima e após repetidas demonstrações, nossa equipe de professores levou os alunos a buscar avanços em materiais de filamento e, em seguida, promoveu a inovação de dispositivos principais com inovações de materiais importantes. zeng fanguang disse alegremente que o canhão de elétrons de microfeixe entrou em ação." ser.
após ganhar o prêmio, ele viu alunos com lágrimas nos olhos
na 18ª competição nacional de trabalhos acadêmicos de ciência e tecnologia "challenge cup" para estudantes universitários, zeng fanguang e sua equipe orientaram os alunos a ganhar o primeiro prêmio por seu trabalho "pistola de elétrons de microfeixe para aplicações de microfabricação de aditivos de micropeças de metal complexo".
durante a competição, duas coisas impressionaram zeng fanguang em sua memória.
os filamentos de canhão de elétrons existentes usam principalmente hexaboreto de lantânio e filamentos de tungstênio, mas devido ao grande tamanho da superfície emissora, pequenos pontos de feixe de elétrons não podem ser alcançados. os membros da equipe imaginaram que se usassem fibra de carbono quase-macro preparada em laboratório, esse material teria uma superfície emissora hemisférica com escala quase-macro e um raio de curvatura perfeito, o que atenderia exatamente aos requisitos da micro-escala aditiva. fabricação.
zeng fanguang é especialista em pesquisa científica, especialmente na área de materiais e dispositivos de fontes eletrônicas e suas aplicações. ele conhece bem a dificuldade do processo de pesquisa científica e a dificuldade de obtenção de resultados e transmite aos alunos seus muitos anos de experiência.
sob a orientação paciente de zeng fanguang, por meio de rodadas de experimentos, as equipes participantes finalmente usaram o efeito de confinamento do espaço físico e o método de variável controlada para preparar fibras de carbono quase macro com formas perfeitas.
em zhengzhou, durante as férias de verão, a temperatura chegou a 40°c e a onda de calor nos atingiu, mas os membros da equipe estavam fazendo experimentos de crescimento de filamentos a 1000°c em laboratório. finalmente, eles alcançaram a preparação controlável de materiais de filamentos de fibra de carbono quase macro e, em seguida, completaram o desenvolvimento e teste de canhões de elétrons de microfeixes.
zeng fanguang disse que, ao fazer uma arma de elétrons de microfeixe, os alunos precisam primeiro transformar o material do filamento em um dispositivo de filamento. eles precisam enfiar um material muito mais fino que um fio de cabelo humano em um tubo de cobre com um diâmetro externo de apenas 0,3 mm. e, em seguida, coloque o filamento em um dispositivo de filamento. o tubo de cobre é crimpado apenas o suficiente para fazer uma conexão elétrica confiável ao material do filamento.
“por se tratar de um aparelho totalmente novo, não existem ferramentas especiais disponíveis no mercado e requer operação manual. só podemos usar microscópios e lupas para auxiliar na operação. experiência, zeng fanguang estava cheio de entusiasmo. sentindo-se angustiado.
sob o incentivo e demonstração de zeng fanguang e de outros professores da equipe, os alunos desenvolveram a habilidade de manipular pequenos objetos com uma mão. "agora, a maioria dos estudantes pode concluir de forma independente a produção de dispositivos de filamento. isso cultivou muito seu espírito artesanal de excelência e sua vontade tenaz de superar as dificuldades. este é um progresso que não pode ser trocado por muitas aulas", disse zeng fanguang com emoção. .
da competição universitária à competição nacional, de zheng hang às finais. após o término da competição, zeng fanguang estava levando os alunos participantes para estudar perto de guiyang quando chegou a notícia de que o inscrito havia ganhado o primeiro prêmio “quando ouvi os alunos gritando e os vi aplaudindo com lágrimas nos olhos, naquele momento, eu. sei que eles se transformaram silenciosamente.”
deixe esta "arma" realizar aplicação industrial
falando sobre o valor de p&d do projeto, zeng fanguang disse: “com base no canhão de elétrons de microfeixe, espera-se desenvolver um sistema de microfabricação aditiva por feixe de elétrons para alcançar a microfabricação aditiva de micropeças metálicas complexas. ”
em relação ao desenvolvimento futuro de canhões de elétrons de microfeixe, zeng fanguang também tem uma perspectiva clara. ele disse: "a seguir, nos concentraremos em promover a pesquisa de aplicação de canhões de elétrons de microfeixe, promover a transformação de canhões de elétrons de microfeixe. produtos de laboratório para aplicações industriais e otimizar e atualizar a qualidade e o desempenho do produto.”
ao mesmo tempo, ele também espera desenvolver um sistema óptico de elétrons especial e um sistema de fonte de alimentação especial baseado no canhão de elétrons de microfeixe, completar o desenvolvimento de componentes principais necessários para equipamentos de processamento micro-nano de peças metálicas o mais rápido possível e nos esforçamos para realizar o salto dos materiais para os dispositivos e para os equipamentos o mais rápido possível.
cultivar estudantes ainda é uma prioridade e zeng fanguang deseja integrar mais estudantes na plataforma de pesquisa e desenvolvimento. “através de um treinamento cuidadoso, mais estudantes certamente se tornarão talentos inovadores compostos que não apenas dominam o conhecimento da ciência dos materiais, mas também têm a capacidade de aplicar a tecnologia eletrônica de vácuo e se tornarão raros talentos profissionais e técnicos nas áreas de materiais avançados e equipamentos de ponta em indústrias relacionadas em meu país, zeng fanguang disse com confiança.
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