《激光制造商情》：鐘教授，您好！感謝您抽出寶貴時間接受我們的采訪，您是美國激光學會授予 Fellow 稱號的第一位中國大陸的學者，是國際激光學術界杰出貢獻者，請您談一下自己的經歷？
鐘敏霖：2010年是激光誕生50周年，美國激光學會（Laser Institute of America-LIA成立于1968年，由激光發明人之一、諾貝爾物理學獎獲得者 Arthur Schawlow 博士等發起組織，是國際激光、激光應用和激光安全領域的權威機構）在該年度舉辦的第29屆國際激光與光電子學應用會議（ICALEO 2010）上授予激光發明人、諾貝爾物理學獎獲得者Charles H. Townes博士LIA 終身成就獎，授予現任美國能源部長、諾貝爾物理學獎獲得者朱棣文博士LIA Schawlow獎，授予中國清華大學鐘敏霖博士和英國劍橋大學 William O’Neill博士LIA Fellow稱號。在這樣值得紀念的時刻、與這樣杰出的學術大師同臺、在與會的500多名國際同行面前獲此殊榮，我深感榮幸。美國激光學會評選Fellow 有嚴格的標準和程序，需由三名 Fellow 提名、經LIA執行委員會投票選舉產生，授予在本領域學術研究、為國際激光學術界和美國激光學會做出公認的杰出貢獻的學者。從1968年到2010年的42年間，美國激光學會共授予 82人 Fellow 稱號，其中有4名諾貝爾物理學獎獲得者，包括：Charles Townes （激光發明人、1964年獲獎）、Arthur Schawlow（激光發明人、1981年獲獎）、Steven Chu（1997年獲獎，激光冷凍）、Theodor W. Hänsch （2005年獲獎，激光精密光梳）。LIA知名Fellow還包括CO2激光發明人Kumar Patel 博士以及眾多的國際激光加工學術界著名教授，如英國利物浦大學William Steen教授、加拿大滑鐵盧大學Walt Duley教授、美國密歇根大學 Jyotirmoy Mazumder教授，德國弗勞恩霍夫激光所Reinhart Poprawe教授、弗勞恩霍夫表面技術所Eckhard Beyer教授，德國魯爾波宏大學 Andreas Ostendorf 教授和日本大阪大學 Yoshiaki Arata教授等等。本人作為中國學者，與他們為伍，深感榮幸。
1996年，當我還是清華大學的博士研究生時，我赴美國底特律參加了平生的第一次ICALEO國際會議，我是當時中國大陸唯一的一位參會代表。到去年，我已經參加了11次ICALEO國際會議和3次PICALO（太平洋國際激光與光學應用會議）國際會議。從最初我們的論文常被安排成會議張貼（Poster）論文，到后來的口頭報告、邀請報告再到大會主題報告，從名不見經傳的參會學生到后來作為組委會成員、分會場主席、大會共主席和大會總主席及大會國際顧問委員會成員，我在國際會議上宣讀論文60多篇，近5年擔任大型國際會議總主席1次，共主席7次，美國國際會議顧問委員會成員4次，組織國際研討會2次，作大型國際會議大會主題報告3次，邀請報告2次，國際會議節目委員會成員、分會場主席眾多次。2005－2007年度和2012－2013年度兩次當選美國激光學會董事會成員（Board Member），目前是美國激光學會會刊《Journal of Laser Applications》的資深編輯。我的經歷印證了中國在國際激光制造學術研究領域學術水平不斷提高的歷程、從毫不起眼到越來越重要的歷程、從名不見經傳到發揮重要影響的歷程。我個人認為，中國學者參加國際會議、在國際舞臺報告自己的最新研究成果、在國際組織中發揮作用、體現中國的聲音是非常重要的，是學術研究和人才成長的一個重要方面。國際會議會帶給你最新的研究動態、研究前沿、發展趨勢，促使自己的研究是國際前沿的、高水準的，同時也會創造很多的機會。由于本人參加了很多的國際會議，我與美國、德國、英國、加拿大、日本、澳大利亞、法國、葡萄牙、新加坡等國激光加工領域的知名教授建立了密切的學術聯系，近些年承擔了美國通用汽車、通用電氣、波音，英國勞斯萊斯、日本三菱等國際一流公司的10多項國際合作項目，去年獲得了競爭性很強的英國皇家工程院的國際合作項目，今年又獲得經中國和德國科學家評審通過的中德科學中心國際合作項目。我從這些國際交流和合作中獲益良多。
《激光制造商情》：您主要從事激光應用研究，在激光制備新材料、激光表面工程、激光快速直接制造、激光微納制造領域進行了長期的研究，目前您主導研究激光領域哪一塊？進展如何？對激光技術的應用會帶來什么影響？
我本科學的是激光技術專業（原華中工學院－現華中科技大學光學工程系激光技術專業），算是激光科班出身，大學畢業后（包括后來的碩士和博士）一直從事激光加工制造技術研究，應該說主要是材料學科。激光制造技術研究需要激光和材料的專業知識，我算是兼顧了兩者。從1983年本科畢業至今不知不覺已在激光加工研究領域耕耘了近30年，在自己喜歡的研究領域從事自己感興趣的研究工作并且可以自由探索，不亦樂乎。
激光制造的研究方向包括如下方面：
1. 激光材料加工(激光宏觀加工-mm)：
（1） 激光表面工程：激光相變硬化，激光重熔, 激光合金化，激光熔覆，激光非晶化，激光沖擊硬化，激光毛化與織構化，激光清洗，激光拋光，LCVD，LPVD
（2） 激光焊接，激光切割，激光制孔，激光標記，激光雕刻
（3） 激光快速成形，激光直接制造，激光燒結，激光折彎
2. 激光微加工( m)：
激光微焊接，激光精密切割，激光精密鉆孔，激光燒蝕，激光微熔覆，激光制備表面微米結構
3. 激光納米制造(nm)：
飛秒激光直寫，雙光子聚合，干涉光刻，接觸離子透鏡序列，激光誘導周期表面結構，納米顆粒激光制備，表面納米結構，激光納米組裝。
我的前期（1983-2003）研究工作主要在激光宏觀制造領域，曾進行過激光合金化、激光熔覆、激光非晶化、激光沖擊硬化、激光快速制造、激光切割和激光制備顆粒增強金屬基復合材料，在激光熔覆和激光制備顆粒增強金屬基復合材料方面進行了多年的研究并有了良好的積累。除了講授激光制造相關的3門研究生、本科生課程，培養了10多名研究生，發表了150多篇國內外刊物論文和60多篇國際會議論文（93%被SCI/EI收錄），值得欣慰的是我們的一些研究成果在工業領域取得了良好的應用效果。我與山東能源機械集團大族再制造有限公司進行了多年的合作，指導礦山機械三大主要零件（立柱、截齒和中板）的激光熔覆材料、技術和生產工藝。他們有十套10kW功率的激光熔覆系統，每日工作三班，每周工作7天，2010年激光熔覆用掉了80頓粉末（國際上屈指可數的激光熔覆生產規模），效益數億元。激光熔覆的立柱井下壽命提高3～5倍，經特殊材料激光熔覆的截齒一個可以頂25個常規截齒，經濟效益和社會效益非常顯著。
2010年，我應邀在國際刊物Journal of Mechanical Engineering Science (Proc. IMechE C 224 (2010) 1041-1060) 發表了一篇關于激光熔覆的綜述論文“Laser surface cladding: the state of the art and challenges”，全面總結了激光熔覆的歷史、發展情況，激光熔覆涉及的研究方面，激光熔覆的快速加熱和快速凝固特征，激光熔覆過程的晶粒細化、固溶度擴展、亞穩相、非晶態和定向凝固特點，激光熔覆在商用合金粉末、碳化物/金屬間化合物、原位自生顆粒增強復合涂層、梯度分布涂層、層疊結構涂層等方面的研究情況以及激光熔覆作為兩維涂層技術、三維制造技術和新材料研發手段的發展情況。該論文得到了國際同行的良好反饋。2011年2月份，應美國激光學會邀請，我參加了LIA舉辦的第三屆激光添加式制造論壇（Laser Additive Manufacturing Workshop），作為大會報告全面介紹了中國在激光熔覆、激光快速制造方面的研究、發展和產業應用情況，得到與會各國專家的高度評價。我注意到中國學者在激光熔覆方面發表了大量的論文，僅以激光熔覆為標題來檢索，自1985年到2010年的25年間，中國學者在SCI檢索國際刊物上已發表激光熔覆論文412篇，占國際總數的43％；在EI檢索國內外刊物上發表激光熔覆論文1181篇，占國際總數的45％；在期刊網中文刊物上發表了1666篇中文激光熔覆論文。我意識到激光熔覆的基本規律已經得到比較清楚明白的研究和闡述，激光熔覆已經是一項適合于大批量產業化應用的成熟技術。對我本人而言而且就我本人而言，我感覺激光宏觀制造相關的毫“米”已經“吃”了好多年了，似乎“沒味道”了。激光微加工涉及的微“米”是否“味道”更好呢，激光納米制造涉及的納“米”是否更“新鮮”“好吃”吶？
從2004年開始，我們根據激光制造和納米科技的國際發展趨勢，開展了激光納米制造的前沿研究，在國際上率先開展了碳納米管的激光處理研究，承擔國家自然科學基金項目“激光連接厘米長度一維單壁碳納米管宏觀體”（50475013），同時開展“激光輻照下碳納米管宏觀體的結構變化及電學與光學行為”，（高校博士點基金項目，20060003071），取得了一系列原創性研究成果，在《Carbon》（影響因子 4.26）、《Nanotechnology》(影響因子 3.31)、《Applied Physics Letters》(影響因子 3.596)、《Journal of Physical Chemistry》、《Materials Letters》、《Materials Research Bulletin》、《Diamond and Related Materials》《Applied SurfaceScience》等重要國際刊物上發表論文SCI論文 11篇（4篇影響因子超過3），國際會議論文 8篇，國內刊物論文5篇。2006年在美國舉行的第25屆國際激光與光電子學應用會議上清華機械系博士研究生龔濤的論文“Connection of macro-sized double-walled carbon nanotube strands by current-assisted laser irradiation”被授予學生優秀論文獎（中國學生在該國際會議上的第一次）。
我本人承擔了2009年度國家自然科學基金委重大研究計劃“納米制造的基礎研究”培育項目：“多維多尺度形狀納米金屬結構的激光復合成形與功能化制造新方法研究”（90923021），項目基于多技術復合思想，利用激光快速成形離散堆積物理方法在目標體表面沉積微觀/介觀/宏觀（多尺度）、一微/二微/三維（多維）形狀的特種金屬，利用選擇性腐蝕脫合金化學方法去除其中的某元素獲得納米多孔金屬結構。該項目提出了一種納米結構成形與納米尺度功能化制造新方法，同時兼具納/微/宏(跨尺度)制造特征，有可能有良好潛在應用。我作為第二負責人與江蘇大學合作獲準國家自然基金重點項目“基于強激光沖擊波效應的非傳統制造原理及方法研究”（50735001），在該項目中，我們開辟了基于強沖擊波效應的“輕金屬納米顆粒激光植入強化技術”的全新研究領域，面向輕金屬合金表面強化方法，提出了一種結合強激光沖擊波效應和納米顆粒特性的輕金屬表面激光納米植入新方法，即利用激光沖擊產生的GPa量級的超高沖擊力，將預先置于輕金屬表面的納米（碳化鎢、碳化鈦等）涂層中的納米碳化鎢顆粒壓擠進入輕金屬表面一定深度的表層中。研究已表明，基于激光沖擊強化、納米顆粒強化及納米顆粒增強的激光沖擊強化的綜合強化作用，輕金屬表層的性能得到顯著提高，表面硬度可提高2倍，耐磨性能可提高5倍以上。這一方法由清華大學課題組在國際上首先提出并進行深入研究，國內外均未見先例，已經申報發明專利。
目前主要研究精力集中在激光微納米制造方面，正在進行的項目包括：2011年度973項目（2011CB012000）“激光微納米制造新方法和尺度極限基礎研究”第五課題（2011CB013005）“面向柔性IC典型結構的激光微納制造基礎研究”，2010年度清華大學自主研究計劃項目，2011年度北京市教委重點項目，2011年度英國皇家工程院國際交流合作項目，2012年度中德科學中心國際合作項目以及多年來眾多的日本三菱公司國際合作項目。主要進展包括在國際上首先發展了激光物理/化學復合納米制造方法，實現了尺度可控的納米多孔銅、微納米雙結構銅和納米絲瓜筋錳，具有超高比表面積和一些獨特的納米尺度性能；首先發展了基于激光沖擊GaP壓力的輕金屬表面納米碳化物植入技術，顯著改善了鋁合金的耐磨性和表面摩擦學特性。發展了激光表面微納米結構復合制備方法，顯著提高了汽車發動機摩擦副的耐磨性和極限抗粘著壓力。作為在制造領域的學者，我們很明確所進行的所有激光宏觀制造技術研究和激光微納米制造技術研究，最終目標是而且只能是面向應用。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
