“硬核”礼物背后探秘文字和特种光学图案迅速成型

2021-08-17 11:33:16

7月14日,高中毕业于宁波效实中学的黄胤翰收到中国科学院大学(以下简称国科大)本科生录取通知书,录取通知书上的“硬核”礼物引起他的注意。《中国科学报》记者获悉,这块刻有国科大“博学笃志,格物明德”校训的CVD金刚石单晶片,是由中科院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料所)研究员江南团队和张文武团队联合打造的。

“天然金刚石因价格昂贵,很难在工业领域实现大规模应用。目前人造单晶金刚石的硬度可与天然钻石相媲美,可用于精密刀具等工业制造,但金刚石的应用远远不止这些。”在宁波材料所展示大厅,江南拿着电子级CVD金刚石、CVD金刚石精密刀具等样品说道。

记者了解到,江南团队的研发成果已落地宁波,并建立起世界第四、国内首条自主研发设计的克拉级CVD(即化学气相沉积)大块单晶金刚石生产线和超精密金刚石刀具制备线,实现国产设备CVD单晶金刚石工业化生产“零的突破”。

天然金刚石是自然界最坚硬的物质,把校训雕刻在单晶金刚石上,依赖于卓越的激光精密加工工程技术。“这次将校训批量地刻进500片CVD单晶金刚石,只耗时10个小时。”张文武介绍道。对于张文武团队而言,将校训刻进CVD金刚石单晶片,只是激光微纳加工的一个常规应用。

“我们已实现亚微米级的飞秒激光直写,可以在任何硬脆材料上,自动加工出设计的文字、图案等。微细结构组合起来,可以产生很多神奇的应用。”张文武邀请参观者通过显微镜观看他们在一根头发丝大小的硅或金刚石上,刻出10个圆环,实现了精确的光学结构。在3毫米乘以2毫米的范围内,张文武团队博士曹小文现场展示硬脆材料激光微纳直写技术,“极端制造,引领未来”等文字和特种光学图案迅速成型。

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