《激光制造商情》：鐘教授，您好！感謝您抽出寶貴時(shí)間接受我們的采訪，您是美國(guó)激光學(xué)會(huì)授予 Fellow 稱(chēng)號(hào)的第一位中國(guó)大陸的學(xué)者，是國(guó)際激光學(xué)術(shù)界杰出貢獻(xiàn)者，請(qǐng)您談一下自己的經(jīng)歷？

    鐘敏霖：2010年是激光誕生50周年，美國(guó)激光學(xué)會(huì)（Laser Institute of America-LIA成立于1968年，由激光發(fā)明人之一、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者 Arthur Schawlow 博士等發(fā)起組織，是國(guó)際激光、激光應(yīng)用和激光安全領(lǐng)域的權(quán)威機(jī)構(gòu)）在該年度舉辦的第29屆國(guó)際激光與光電子學(xué)應(yīng)用會(huì)議（ICALEO 2010）上授予激光發(fā)明人、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者Charles H. Townes博士LIA 終身成就獎(jiǎng)，授予現(xiàn)任美國(guó)能源部長(zhǎng)、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者朱棣文博士LIA Schawlow獎(jiǎng)，授予中國(guó)清華大學(xué)鐘敏霖博士和英國(guó)劍橋大學(xué) William O’Neill博士LIA Fellow稱(chēng)號(hào)。在這樣值得紀(jì)念的時(shí)刻、與這樣杰出的學(xué)術(shù)大師同臺(tái)、在與會(huì)的500多名國(guó)際同行面前獲此殊榮，我深感榮幸。美國(guó)激光學(xué)會(huì)評(píng)選Fellow 有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和程序，需由三名 Fellow 提名、經(jīng)LIA執(zhí)行委員會(huì)投票選舉產(chǎn)生，授予在本領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究、為國(guó)際激光學(xué)術(shù)界和美國(guó)激光學(xué)會(huì)做出公認(rèn)的杰出貢獻(xiàn)的學(xué)者。從1968年到2010年的42年間，美國(guó)激光學(xué)會(huì)共授予 82人 Fellow 稱(chēng)號(hào)，其中有4名諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，包括：Charles Townes （激光發(fā)明人、1964年獲獎(jiǎng)）、Arthur Schawlow（激光發(fā)明人、1981年獲獎(jiǎng)）、Steven Chu（1997年獲獎(jiǎng)，激光冷凍）、Theodor W. Hänsch （2005年獲獎(jiǎng)，激光精密光梳）。LIA知名Fellow還包括CO2激光發(fā)明人Kumar Patel 博士以及眾多的國(guó)際激光加工學(xué)術(shù)界著名教授，如英國(guó)利物浦大學(xué)William Steen教授、加拿大滑鐵盧大學(xué)Walt Duley教授、美國(guó)密歇根大學(xué) Jyotirmoy Mazumder教授，德國(guó)弗勞恩霍夫激光所Reinhart Poprawe教授、弗勞恩霍夫表面技術(shù)所Eckhard Beyer教授，德國(guó)魯爾波宏大學(xué) Andreas Ostendorf 教授和日本大阪大學(xué) Yoshiaki Arata教授等等。本人作為中國(guó)學(xué)者，與他們?yōu)槲?，深感榮幸。
1996年，當(dāng)我還是清華大學(xué)的博士研究生時(shí)，我赴美國(guó)底特律參加了平生的第一次ICALEO國(guó)際會(huì)議，我是當(dāng)時(shí)中國(guó)大陸唯一的一位參會(huì)代表。到去年，我已經(jīng)參加了11次ICALEO國(guó)際會(huì)議和3次PICALO（太平洋國(guó)際激光與光學(xué)應(yīng)用會(huì)議）國(guó)際會(huì)議。從最初我們的論文常被安排成會(huì)議張貼（Poster）論文，到后來(lái)的口頭報(bào)告、邀請(qǐng)報(bào)告再到大會(huì)主題報(bào)告，從名不見(jiàn)經(jīng)傳的參會(huì)學(xué)生到后來(lái)作為組委會(huì)成員、分會(huì)場(chǎng)主席、大會(huì)共主席和大會(huì)總主席及大會(huì)國(guó)際顧問(wèn)委員會(huì)成員，我在國(guó)際會(huì)議上宣讀論文60多篇，近5年擔(dān)任大型國(guó)際會(huì)議總主席1次，共主席7次，美國(guó)國(guó)際會(huì)議顧問(wèn)委員會(huì)成員4次，組織國(guó)際研討會(huì)2次，作大型國(guó)際會(huì)議大會(huì)主題報(bào)告3次，邀請(qǐng)報(bào)告2次，國(guó)際會(huì)議節(jié)目委員會(huì)成員、分會(huì)場(chǎng)主席眾多次。2005－2007年度和2012－2013年度兩次當(dāng)選美國(guó)激光學(xué)會(huì)董事會(huì)成員（Board Member），目前是美國(guó)激光學(xué)會(huì)會(huì)刊《Journal of Laser Applications》的資深編輯。我的經(jīng)歷印證了中國(guó)在國(guó)際激光制造學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域?qū)W術(shù)水平不斷提高的歷程、從毫不起眼到越來(lái)越重要的歷程、從名不見(jiàn)經(jīng)傳到發(fā)揮重要影響的歷程。我個(gè)人認(rèn)為，中國(guó)學(xué)者參加國(guó)際會(huì)議、在國(guó)際舞臺(tái)報(bào)告自己的最新研究成果、在國(guó)際組織中發(fā)揮作用、體現(xiàn)中國(guó)的聲音是非常重要的，是學(xué)術(shù)研究和人才成長(zhǎng)的一個(gè)重要方面。國(guó)際會(huì)議會(huì)帶給你最新的研究動(dòng)態(tài)、研究前沿、發(fā)展趨勢(shì)，促使自己的研究是國(guó)際前沿的、高水準(zhǔn)的，同時(shí)也會(huì)創(chuàng)造很多的機(jī)會(huì)。由于本人參加了很多的國(guó)際會(huì)議，我與美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、加拿大、日本、澳大利亞、法國(guó)、葡萄牙、新加坡等國(guó)激光加工領(lǐng)域的知名教授建立了密切的學(xué)術(shù)聯(lián)系，近些年承擔(dān)了美國(guó)通用汽車(chē)、通用電氣、波音，英國(guó)勞斯萊斯、日本三菱等國(guó)際一流公司的10多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目，去年獲得了競(jìng)爭(zhēng)性很強(qiáng)的英國(guó)皇家工程院的國(guó)際合作項(xiàng)目，今年又獲得經(jīng)中國(guó)和德國(guó)科學(xué)家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的中德科學(xué)中心國(guó)際合作項(xiàng)目。我從這些國(guó)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(yīng)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(lǐng)域進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，目前您主導(dǎo)研究激光領(lǐng)域哪一塊？進(jìn)展如何？對(duì)激光技術(shù)的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)什么影響？

我本科學(xué)的是激光技術(shù)專(zhuān)業(yè)（原華中工學(xué)院－現(xiàn)華中科技大學(xué)光學(xué)工程系激光技術(shù)專(zhuān)業(yè)），算是激光科班出身，大學(xué)畢業(yè)后（包括后來(lái)的碩士和博士）一直從事激光加工制造技術(shù)研究，應(yīng)該說(shuō)主要是材料學(xué)科。激光制造技術(shù)研究需要激光和材料的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我算是兼顧了兩者。從1983年本科畢業(yè)至今不知不覺(jué)已在激光加工研究領(lǐng)域耕耘了近30年，在自己喜歡的研究領(lǐng)域從事自己感興趣的研究工作并且可以自由探索，不亦樂(lè)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(gòu)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(biāo)記，激光雕刻
（3）    激光快速成形，激光直接制造，激光燒結(jié)，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(jié)構(gòu)
3.    激光納米制造(nm)：
飛秒激光直寫(xiě)，雙光子聚合，干涉光刻，接觸離子透鏡序列，激光誘導(dǎo)周期表面結(jié)構(gòu)，納米顆粒激光制備，表面納米結(jié)構(gòu)，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(lǐng)域，曾進(jìn)行過(guò)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(qiáng)金屬基復(fù)合材料，在激光熔覆和激光制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料方面進(jìn)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(guān)的3門(mén)研究生、本科生課程，培養(yǎng)了10多名研究生，發(fā)表了150多篇國(guó)內(nèi)外刊物論文和60多篇國(guó)際會(huì)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(yè)領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果。我與山東能源機(jī)械集團(tuán)大族再制造有限公司進(jìn)行了多年的合作，指導(dǎo)礦山機(jī)械三大主要零件（立柱、截齒和中板）的激光熔覆材料、技術(shù)和生產(chǎn)工藝。他們有十套10kW功率的激光熔覆系統(tǒng)，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(guó)際上屈指可數(shù)的激光熔覆生產(chǎn)規(guī)模），效益數(shù)億元。激光熔覆的立柱井下壽命提高3～5倍，經(jīng)特殊材料激光熔覆的截齒一個(gè)可以頂25個(gè)常規(guī)截齒，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。
    2010年，我應(yīng)邀在國(guó)際刊物Journal of Mechanical Engineering Science (Proc. IMechE C 224 (2010) 1041-1060) 發(fā)表了一篇關(guān)于激光熔覆的綜述論文“Laser surface cladding: the state of the art and challenges”，全面總結(jié)了激光熔覆的歷史、發(fā)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(guò)程的晶粒細(xì)化、固溶度擴(kuò)展、亞穩(wěn)相、非晶態(tài)和定向凝固特點(diǎn)，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(qiáng)復(fù)合涂層、梯度分布涂層、層疊結(jié)構(gòu)涂層等方面的研究情況以及激光熔覆作為兩維涂層技術(shù)、三維制造技術(shù)和新材料研發(fā)手段的發(fā)展情況。該論文得到了國(guó)際同行的良好反饋。2011年2月份，應(yīng)美國(guó)激光學(xué)會(huì)邀請(qǐng)，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(huì)報(bào)告全面介紹了中國(guó)在激光熔覆、激光快速制造方面的研究、發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用情況，得到與會(huì)各國(guó)專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)。我注意到中國(guó)學(xué)者在激光熔覆方面發(fā)表了大量的論文，僅以激光熔覆為標(biāo)題來(lái)檢索，自1985年到2010年的25年間，中國(guó)學(xué)者在SCI檢索國(guó)際刊物上已發(fā)表激光熔覆論文412篇，占國(guó)際總數(shù)的43％；在EI檢索國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表激光熔覆論文1181篇，占國(guó)際總數(shù)的45％；在期刊網(wǎng)中文刊物上發(fā)表了1666篇中文激光熔覆論文。我意識(shí)到激光熔覆的基本規(guī)律已經(jīng)得到比較清楚明白的研究和闡述，激光熔覆已經(jīng)是一項(xiàng)適合于大批量產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的成熟技術(shù)。對(duì)我本人而言而且就我本人而言，我感覺(jué)激光宏觀制造相關(guān)的毫“米”已經(jīng)“吃”了好多年了，似乎“沒(méi)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(kāi)始，我們根據(jù)激光制造和納米科技的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展了激光納米制造的前沿研究，在國(guó)際上率先開(kāi)展了碳納米管的激光處理研究，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“激光連接厘米長(zhǎng)度一維單壁碳納米管宏觀體”（50475013），同時(shí)開(kāi)展“激光輻照下碳納米管宏觀體的結(jié)構(gòu)變化及電學(xué)與光學(xué)行為”，（高校博士點(diǎn)基金項(xiàng)目，20060003071），取得了一系列原創(chuàng)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(guó)際刊物上發(fā)表論文SCI論文 11篇（4篇影響因子超過(guò)3），國(guó)際會(huì)議論文 8篇，國(guó)內(nèi)刊物論文5篇。2006年在美國(guó)舉行的第25屆國(guó)際激光與光電子學(xué)應(yīng)用會(huì)議上清華機(jī)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(xué)生優(yōu)秀論文獎(jiǎng)（中國(guó)學(xué)生在該國(guó)際會(huì)議上的第一次）。
我本人承擔(dān)了2009年度國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃“納米制造的基礎(chǔ)研究”培育項(xiàng)目：“多維多尺度形狀納米金屬結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合成形與功能化制造新方法研究”（90923021），項(xiàng)目基于多技術(shù)復(fù)合思想，利用激光快速成形離散堆積物理方法在目標(biāo)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(xué)方法去除其中的某元素獲得納米多孔金屬結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目提出了一種納米結(jié)構(gòu)成形與納米尺度功能化制造新方法，同時(shí)兼具納/微/宏(跨尺度)制造特征，有可能有良好潛在應(yīng)用。我作為第二負(fù)責(zé)人與江蘇大學(xué)合作獲準(zhǔn)國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于強(qiáng)激光沖擊波效應(yīng)的非傳統(tǒng)制造原理及方法研究”（50735001），在該項(xiàng)目中，我們開(kāi)辟了基于強(qiáng)沖擊波效應(yīng)的“輕金屬納米顆粒激光植入強(qiáng)化技術(shù)”的全新研究領(lǐng)域，面向輕金屬合金表面強(qiáng)化方法，提出了一種結(jié)合強(qiáng)激光沖擊波效應(yīng)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(chǎn)生的GPa量級(jí)的超高沖擊力，將預(yù)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(jìn)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(qiáng)化、納米顆粒強(qiáng)化及納米顆粒增強(qiáng)的激光沖擊強(qiáng)化的綜合強(qiáng)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(xué)課題組在國(guó)際上首先提出并進(jìn)行深入研究，國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)先例，已經(jīng)申報(bào)發(fā)明專(zhuān)利。
目前主要研究精力集中在激光微納米制造方面，正在進(jìn)行的項(xiàng)目包括：2011年度973項(xiàng)目（2011CB012000）“激光微納米制造新方法和尺度極限基礎(chǔ)研究”第五課題（2011CB013005）“面向柔性IC典型結(jié)構(gòu)的激光微納制造基礎(chǔ)研究”，2010年度清華大學(xué)自主研究計(jì)劃項(xiàng)目，2011年度北京市教委重點(diǎn)項(xiàng)目，2011年度英國(guó)皇家工程院國(guó)際交流合作項(xiàng)目，2012年度中德科學(xué)中心國(guó)際合作項(xiàng)目以及多年來(lái)眾多的日本三菱公司國(guó)際合作項(xiàng)目。主要進(jìn)展包括在國(guó)際上首先發(fā)展了激光物理/化學(xué)復(fù)合納米制造方法，實(shí)現(xiàn)了尺度可控的納米多孔銅、微納米雙結(jié)構(gòu)銅和納米絲瓜筋錳，具有超高比表面積和一些獨(dú)特的納米尺度性能；首先發(fā)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(shù)，顯著改善了鋁合金的耐磨性和表面摩擦學(xué)特性。發(fā)展了激光表面微納米結(jié)構(gòu)復(fù)合制備方法，顯著提高了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦副的耐磨性和極限抗粘著壓力。作為在制造領(lǐng)域的學(xué)者，我們很明確所進(jìn)行的所有激光宏觀制造技術(shù)研究和激光微納米制造技術(shù)研究，最終目標(biāo)是而且只能是面向應(yīng)用。