激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導(dǎo)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(yīng)用,特別是在加工制造領(lǐng)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(shù)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(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)性調(diào)整中扮演重要角色。
一直從事激光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)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(xué)先進加工研究所副研究員劉朋將他的研究內(nèi)容概括為兩個方向:一是激光的光學(xué)應(yīng)用,即根據(jù)實際技術(shù)需求設(shè)計優(yōu)化激光光學(xué)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(shù)的研究,包括激光去除機理分析、加工表面質(zhì)量的測定與優(yōu)化及材料的相關(guān)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(lǐng)域的應(yīng)用都會漸趨廣泛,我們的研究就是不斷提出激光應(yīng)用的新設(shè)想,同時以激光超精密加工為切入點,推進表面微結(jié)構(gòu)件更多走向應(yīng)用。”劉朋介紹。 喻家山下的蛻變 在華中科技大學(xué),劉朋度過了9年的求學(xué)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(xué)者。 ▲劉朋(左)在激光和電子光學(xué)應(yīng)用國際大會(ICALEO)現(xiàn)場 本科期間,劉朋系統(tǒng)學(xué)習(xí)了材料成型及機械相關(guān)專業(yè)知識;保送直博生,跟隨段軍教授求學(xué),他叩開了科研的大門。因接觸到光學(xué)材料相關(guān)研究,劉朋以此為契機轉(zhuǎn)向光學(xué)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?!眲⑴笮χf。 華中科技大學(xué)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(chǔ)。了解到我國在尖端光學(xué)應(yīng)用研究上仍有較大發(fā)展空間,劉朋堅定了要在光學(xué)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(xué)領(lǐng)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(guān)技術(shù)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(xué)長做了好多年,但都沒有突破,作為一個新入學(xué)的博士,承擔(dān)一個國家級的課題,我壓力很大,也在攻關(guān)過程中,感受到課題實實在在的難度。”劉朋說。 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(guān)取得令人滿意的結(jié)果,穩(wěn)定切割KDP晶體(磷酸二氫鉀晶體)的技術(shù)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(dǎo)師段軍教授的指導(dǎo),劉朋在科研道路上不斷成長、前進。“段教授作為我科研的啟蒙老師,幫助我完成了從本科生到博士生的轉(zhuǎn)變,他是我科研生活的引路人。他人品端正、學(xué)風(fēng)嚴謹,他身上優(yōu)秀的品質(zhì)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(nèi),錨定北京理工大學(xué)這方平臺繼續(xù)開展他熱愛的光學(xué)研究。在劉朋看來,北京理工大學(xué)有其吸引人的魅力所在。“相較于國外,我認為現(xiàn)今國內(nèi)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(xué)作為國家首批頒布的16所全國重點大學(xué)之一,在光學(xué)應(yīng)用及先進制造領(lǐng)域?qū)嵙π酆瘢鼛啄旮钱愜娡黄?,自然成為我博士后階段的首選。來到北京理工大學(xué)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(xué)術(shù)氛圍,讓我最終選擇繼續(xù)留在北京理工大學(xué)研究任教?!眲⑴筇寡浴?/p> 最高級的科學(xué)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(xué)后,將產(chǎn)學(xué)研結(jié)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(zhuǎn)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(shù)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(xué)玻璃微透鏡研究”也正與此相關(guān)。 為解決光學(xué)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(xué)玻璃微透鏡的精密高效分離,推進了光學(xué)玻璃微透鏡的大規(guī)模應(yīng)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(yīng)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?!闭勂鹚龉ぷ?,劉朋不無自豪。 2023年,劉朋又成功獲批國家自然科學(xué)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(shù)的研究,但不同的是,新項目更多的是面向高層次應(yīng)用,研究復(fù)雜微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的分離成形技術(shù),追求更高的分離精度。“一旦項目攻關(guān)成功,將會極大推進我國復(fù)雜微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的研究與應(yīng)用進展?!眲⑴蠼榻B。 加入北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院先進加工研究所4年有余,在周天豐教授領(lǐng)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(xué)重慶創(chuàng)新中心的建設(shè)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(xué),將自己所學(xué)毫無保留地傳遞給學(xué)生。劉朋是碩士生導(dǎo)師,在指導(dǎo)碩士生及組內(nèi)博士生開展研究工作的同時,他還承擔(dān)了碩士生課程教學(xué)任務(wù),并擔(dān)任本科行政班的班導(dǎo)師。對于學(xué)生他最看重的是認真務(wù)實的態(tài)度?!氨种@種態(tài)度,我想我的學(xué)生無論從事什么工作,都能有所建樹?!眲⑴笳f。他也期望學(xué)生對科研有耐心,歷經(jīng)挫折、失敗仍能保持初心。他鼓勵學(xué)生結(jié)合個人興趣選擇科研方向,因為興趣是最有效的驅(qū)動力。他不愿意學(xué)生成為“兩耳不聞窗外事,一心只讀圣賢書”的“書呆子”。“將國際、國內(nèi)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?!?/p> 在工作之余,劉朋喜歡運動,經(jīng)常與同事、學(xué)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。”劉朋說。 對未來激光技術(shù)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(lǐng)域大放異彩。同時光學(xué)微透鏡的應(yīng)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?!闭劦絺€人的工作計劃時,劉朋坦言,“團隊未來的研究方向可能會側(cè)重激光的應(yīng)用,研究激光應(yīng)用相關(guān)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(shù)能大幅領(lǐng)先世界,讓中國成為激光光學(xué)技術(shù)的領(lǐng)跑者?!?/p>
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