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劉朋 | 與光同行,讓激光走進千家萬戶

激光制造網(wǎng) 來源:科學中國人2024-03-07 我要評論(0 )   

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后,人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”。如今激光在日常生活中已經(jīng)有諸多應用,特別是在加工制...

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后,人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”。如今激光在日常生活中已經(jīng)有諸多應用,特別是在加工制造領域,相比于傳統(tǒng)加工方式,激光快速和精細的優(yōu)勢更為顯著。制造業(yè)的未來是智能化、自動化,而以激光、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術為核心的智能制造是未來制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢,將在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉型升級和結構性調整中扮演重要角色。

一直從事激光光學系統(tǒng)設計集成、激光輔助超精密制造、脆性透射材料加工及數(shù)值仿真等研究,北京理工大學先進加工研究所副研究員劉朋將他的研究內容概括為兩個方向:一是激光的光學應用,即根據(jù)實際技術需求設計優(yōu)化激光光學系統(tǒng)以最大限度發(fā)揮激光光束的優(yōu)勢,實現(xiàn)產(chǎn)品迭代;二是激光超精密加工技術的研究,包括激光去除機理分析、加工表面質量的測定與優(yōu)化及材料的相關性能分析。在兩大方向持續(xù)深耕,劉朋已取得諸多可圈可點的成績?!凹す庀噍^于傳統(tǒng)光源優(yōu)勢明顯,未來在日常生活、工業(yè)乃至在國家重要領域的應用都會漸趨廣泛,我們的研究就是不斷提出激光應用的新設想,同時以激光超精密加工為切入點,推進表面微結構件更多走向應用?!眲⑴蠼榻B。

喻家山下的蛻變

在華中科技大學,劉朋度過了9年的求學時光。在喻家山下,他從一個懵懂稚氣的熱血少年成長為胸懷科研志向的青年學者。

▲劉朋(左)在激光和電子光學應用國際大會(ICALEO)現(xiàn)場

本科期間,劉朋系統(tǒng)學習了材料成型及機械相關專業(yè)知識;保送直博生,跟隨段軍教授求學,他叩開了科研的大門。因接觸到光學材料相關研究,劉朋以此為契機轉向光學工程研究,并不斷深入鉆研。

“每個男孩子小時候都夢想擁有一把光劍,覺得它很酷,可能兒時的夢想,會影響到人生的方向。”劉朋笑著說。

華中科技大學為劉朋的個人成長提供了平臺。直博期間,他進入武漢光電國家實驗室(后為“武漢光電國家研究中心”)開展研究。在高級別平臺做相對前沿的工作,在此他開闊了眼界,能力獲得進一步提升,為此后科研工作的開展打下了堅實基礎。了解到我國在尖端光學應用研究上仍有較大發(fā)展空間,劉朋堅定了要在光學工程方向繼續(xù)走下去的決心,他希望自己的研究成果能在一定程度上填補我國在尖端光學領域研究的空白。

博士階段是劉朋的科研啟蒙期。對他來說,第一次真正意義上接觸科研是進行激光分離相關技術研究。與很多科研入門者一樣,一開始他十分興奮,希望能盡快干出一番成績,但隨后遇到的種種難題、挫折,讓他品嘗到科研的苦澀?!耙呀?jīng)有學長做了好多年,但都沒有突破,作為一個新入學的博士,承擔一個國家級的課題,我壓力很大,也在攻關過程中,感受到課題實實在在的難度?!眲⑴笳f。

但劉朋是幸運的,團隊的通力協(xié)作,加之自己在不斷求而不得與迎難而上中,始終保持了對科研的熱情,最終課題攻關取得令人滿意的結果,穩(wěn)定切割KDP晶體(磷酸二氫鉀晶體)的技術突破為劉朋之后的研究工作積累了寶貴經(jīng)驗。

每個人的成長過程中,都會邂逅令自己感佩至深的“引路人”,劉朋亦如此。得益于博士生導師段軍教授的指導,劉朋在科研道路上不斷成長、前進?!岸谓淌谧鳛槲铱蒲械膯⒚衫蠋煟瑤椭彝瓿闪藦谋究粕讲┦可霓D變,他是我科研生活的引路人。他人品端正、學風嚴謹,他身上優(yōu)秀的品質亦深深影響著我,多年來讓我獲益良多。”

博士畢業(yè),劉朋的很多同窗選擇出國深造,但他卻決定留在國內,錨定北京理工大學這方平臺繼續(xù)開展他熱愛的光學研究。在劉朋看來,北京理工大學有其吸引人的魅力所在?!跋噍^于國外,我認為現(xiàn)今國內的高校也同樣具有強大的科研實力,而在這之中,北京理工大學作為國家首批頒布的16所全國重點大學之一,在光學應用及先進制造領域實力雄厚,近幾年更是異軍突起,自然成為我博士后階段的首選。來到北京理工大學后,團隊的研究方向與我自身相當契合,加之良好的實驗條件和優(yōu)秀的學術氛圍,讓我最終選擇繼續(xù)留在北京理工大學研究任教?!眲⑴筇寡浴?/p>

最高級的科學研究一定是“頂天立地”的,劉朋一直這樣認為。入職北京理工大學后,將產(chǎn)學研結合,劉朋堅實地邁出了實現(xiàn)科研理想的每一步。

“頂天立地”做科研

從在讀博士真正轉變?yōu)楠毊斠幻娴目蒲腥藛T,劉朋的首個科研發(fā)力點聚焦于激光超精密分離技術的突破上,他主持的首個大科研項目“液相輔助多光源耦合激光超精密分離光學玻璃微透鏡研究”也正與此相關。

為解決光學微透鏡制造存在分離成本高、效率低的問題,劉朋創(chuàng)新性地采用液相輔助多光源耦合激光的分離方法,成功實現(xiàn)了光學玻璃微透鏡的精密高效分離,推進了光學玻璃微透鏡的大規(guī)模應用。目前以此方法分離的鏡片,已經(jīng)批量化生產(chǎn),實現(xiàn)了科研成果的真正落地?!皬睦碚搫?chuàng)新、方法創(chuàng)新到系統(tǒng)集成、落地應用,我們完成了全流程的科研實踐過程,真正做到了頂天又做到了立地。”談起所做工作,劉朋不無自豪。

2023年,劉朋又成功獲批國家自然科學基金面上項目,與之前研究一脈相承,這個項目同樣著眼于激光精密分離技術的研究,但不同的是,新項目更多的是面向高層次應用,研究復雜微結構光學元件的分離成形技術,追求更高的分離精度?!耙坏╉椖抗リP成功,將會極大推進我國復雜微結構光學元件的研究與應用進展?!眲⑴蠼榻B。

加入北京理工大學機械與車輛學院先進加工研究所4年有余,在周天豐教授領銜的團隊中,劉朋各項工作進展順利。團隊氛圍融洽,成員積極進取,在激光加工、模壓成形、注塑成形、超精密切削等多個方向大家齊頭并進,取得了眾多科研成果。通過北京理工大學重慶創(chuàng)新中心的建設工作,團隊進一步發(fā)展壯大。劉朋的個人能力也在深度參與團隊的各項工作中獲得極大提升。

劉朋認為,作為一名青年教師,在做好科研的同時,還要做好教學,將自己所學毫無保留地傳遞給學生。劉朋是碩士生導師,在指導碩士生及組內博士生開展研究工作的同時,他還承擔了碩士生課程教學任務,并擔任本科行政班的班導師。對于學生他最看重的是認真務實的態(tài)度。“秉持著這種態(tài)度,我想我的學生無論從事什么工作,都能有所建樹。”劉朋說。他也期望學生對科研有耐心,歷經(jīng)挫折、失敗仍能保持初心。他鼓勵學生結合個人興趣選擇科研方向,因為興趣是最有效的驅動力。他不愿意學生成為“兩耳不聞窗外事,一心只讀圣賢書”的“書呆子”?!皩H、國內熱點與個人的科研方向進行耦合,大膽去想,小心論證,很多奇思妙想會變成現(xiàn)實。”

在工作之余,劉朋喜歡運動,經(jīng)常與同事、學生們一起打羽毛球、打籃球?!皬氖驴蒲泄ぷ鳠o論是在心理上還是生理上都難免會積累一定壓力,和大家一起運動,一起暢談,于身于心都是極大的放松。有了放松的頭腦和健康的身體,才能更好地開展工作?!眲⑴笳f。

對未來激光技術的發(fā)展,劉朋有美好憧憬?!凹す鈺鸩教娲鷤鹘y(tǒng)光源,在各領域大放異彩。同時光學微透鏡的應用也會為我們的生活帶來巨大改變,所以還請大家拭目以待。”談到個人的工作計劃時,劉朋坦言,“團隊未來的研究方向可能會側重激光的應用,研究激光應用相關問題,希望能真正做到讓激光走進千家萬戶。我個人的終極理想是希望我國的激光技術能大幅領先世界,讓中國成為激光光學技術的領跑者?!?/p>


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