張文武
“我希望做一些原創性的東西。”近日，由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（以下簡稱寧波材料所）研究員張文武創作的科幻小說《未來星球2049》在線發售。然而，創作科幻小說只是張文武的一項“副業”。
2012年，張文武回國加入寧波材料所，并創建了激光與智能能量場制造工程團隊。他告訴記者：“團隊在建立之初就立下目標，要做中國先進制造研發的國家隊、先遣隊，真正走到世界科技的前沿。”如今，這支團隊正在鉆研精密與極端制造工藝，筑“工藝強國夢”。
從復雜異型孔說起
進入21世紀以來，雖然我國制造業取得了突飛猛進的發展，但在先進制造方面自主創新能力不夠強，高端領域的核心技術和關鍵元器件仍受制于人，主要問題正是先進材料和先進工藝。
以飛機發動機打孔為例，“如果說航空發動機制造是制造業皇冠上的明珠，那其中的先進打孔就是明珠中的夜明珠”。張文武指出，由于現代飛機發動機的最高工作溫度一般超過高溫合金熔點300～500攝氏度，所以發動機渦輪葉片和燃燒室要保障結構的長期工作穩定性，就必須使用熱障陶瓷涂層（TBC），還必須使用氣膜冷卻以隔離熱流，形成充分的溫度梯度。
氣膜冷卻需要通過氣膜孔來實現。“1985年，國外就開始使用復雜異型孔，其冷卻效率是直孔的兩倍，等效保護面積是直孔的十倍以上。”張文武介紹，“復雜異型孔相比常規直孔的加工要困難很多，我國尚未使用，但不使用復雜異型孔，國產發動機的代差就無法縮小。”
那么，復雜異型孔是什么？在實驗室里，張文武展示了用智能化激光加工出來的相關產品：在一塊合金板上，一面是一個個針孔大小的孔，另一面則是一個個“貓耳朵”一樣的開槽，這些井然有序排列著的氣孔就是復雜異型孔。
張文武解釋道：“有了復雜異型孔，高速氣流從針孔狀的一面吹入，另一面出來的氣流因為氣孔的形狀可以形成一層‘氣膜’，進而成為航空發動機耐高溫的‘金鐘罩’。”
“別看這小小的開孔，在沒有智能化激光三維加工技術時，這些異型孔的加工是非常困難的。”張文武進一步說，耐高溫是航空發動機的關鍵。傳統加工技術不僅耗時多、精度低，同時還會在加工時形成細微的裂紋，為航空發動機的穩定工作埋下安全隱患。
利用智能化激光三維加工技術，張文武團隊已經打通了復雜異型孔加工的技術鏈條，正在把該技術應用于國產航空發動機和燃氣輪機熱端部件的孔加工，實現產業轉化。
組建智能能量場團隊
特種加工在前沿科技領域的應用很廣，被譽為一個國家先進制造技術競爭的前沿領域。回國前，張文武在國外從事特種加工技術研究，并活躍在國際學術界，但他心中一直掛念著國內的發展。
談及為什么組建激光與智能能量場制造工程團隊，張文武表示，廣義能量是任何可以改變系統狀態的能力。曾有同行專家評論，張文武已經把對制造工藝的研究上升到方法論和哲學層面。那么，智能是能量嗎？智能與世界的交互作用怎么來量化測量？
2010年，張文武在國外出版了智能能量場制造領域的第一本學術專著，對上述問題作了相關回答：“將智能用于集成、優化、控制能量場，實現各種能量和物質場從一種狀態向更高價值狀態的改變，比如，智能手機就是將信息能量集成為物質流、能量流、信息流，來實現其價值。”
張文武喜歡寫日記，工作中稍有思想火花，他都會記錄在日記本里，如今日記本里的有些“思想火花”已經結出果實，比如他設計的水助激光加工技術，突破了透鏡將激光聚焦讓物體熔化濺射的傳統方法，縮小了加工過程對物體產生的熱影響區，為熱敏感材料接近零熱影響的孔加工探索出國際領先的中國工藝路線。
“中外發動機大修周期相差3倍以上的一大原因是，國產發動機葉片采用激光沖擊強化技術尚未成熟。”張文武發現，國內現有的激光沖擊強化技術存在能量利用率低、約束層穩定性差、需要繁瑣的前后處理等問題。
針對這些弊端，團隊發明了同軸送水加移動吸收層的工藝，不僅提高了能量利用率，還同時解決了現有技術約束層適應性差、加工效率低下等問題。“該工藝可以像激光焊接一樣隨動屬件，不需要預先貼膜，處理速度提高至少十倍。”張文武說，“這個工藝擁有龐大的激光表面處理市場，該技術的產業化將把中國的激光沖擊強化技術帶進國際引領階段。”
大膽幻想帶來的是更多原創性的發明。張文武團隊發明了特種冷卻減阻技術，為高速載人飛行掃清了一大技術障礙；發明了近光速粒子太空推進技術，為實現星際探索提供了新思路。
“成果不服務社會就是浪費”
“科研成果不產業化應用就不是完整的創新，不服務社會就是浪費。”近年來，張文武團隊一直在推動技術成果的產業化工作。2013年，張文武與兩位朋友共同創辦了寧波晶鉆工業科技有限公司，以生產金剛石及相應制品為主攻方向。2015年，張文武依托團隊技術創辦了寧波大艾激光科技有限公司（以下簡稱大艾激光）。
張文武團隊也得到中科院2018年度STS雙創引導項目的支持。在各方支持下，團隊先后研制出多款可廣泛應用的高端激光加工產品，包括五軸聯動激光精密加工系統CNC、五軸聯動激光刃磨機、大尺度超高速激光表面清洗系統、單軸（雙軸）便攜式激光清洗機。
長期以來，高端激光精密加工產品都由國外技術主宰，國內市場長期依賴進口。高端激光精密加工到底有何用途？張文武介紹，除了航空航天等高精尖領域需要大量使用激光精密加工，民生領域的復雜刀具加工是高端激光精密加工應用的主要場景之一。
比如，在3C數碼、大型電子器件等產品的生產制造領域，需要用到大量精密刀具對外殼、屏幕等材料進行切割。傳統的普通刀具難以做到有效切割，只有精密的具備五軸甚至六軸功能的激光加工才可以勝任。
“如何創造出我們自己的五軸聯動激光精密加工系統是亟須解決的‘卡脖子’問題。”張文武團隊在2017年研制出五軸聯動激光精密加工系統，通過近兩年的調試和驗證，其穩定性及工藝均達到實戰水平，能滿足我國航空航天以及熱控、模具、刀具等國家重大民生領域的高端裝備需求。
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