近日,中国科学院大学本科录取通知书陆续寄出,随通知书寄赠的还有雕刻着国科大“博学笃志,格物明德”校训、由中科院宁波材料所江南研究员团队和张文武研究员团队联合打造的CVD金刚石单晶片等“硬核”礼物。
“因为价格昂贵,被人习惯称为钻石的天然金刚石很难在工业领域实现大规模应用。人造单晶金刚石的硬度可与天然钻石相媲美,更可控性地制造,可以应用于精密刀具等工业制造,但金刚石的应用远远不止这些。”在中科院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介绍道。更为重要的是,单晶金刚石这种碳材料承载着人类信息科技发展的新要求和新目标,服务大功率光电器件等半导体领域未来发展需求,将是人类社会进入“碳时代”的一条重要材料途径。
目前,江南团队的研发成果已经落地宁波,实现了产业化,建立起世界第四、国内首条自主研发设计的克拉级CVD大块单晶金刚石生产线和超精密金刚石刀具制备线,突破了国外技术垄断,实现了国产设备CVD单晶金刚石工业化生产“零的突破”。目前,该技术孵化的单晶金刚石产品已相继叩开美国、以色列与欧盟等市场大门,受到海外客户青睐。
把校训雕刻在坚硬的单晶金刚石上,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。这份‘硬核’礼物的亮点不光是材料领域,还包括激光微纳米加工这一极端制造领域。”中科院宁波材料所激光与智能能量场制造工程团队负责人张文武表示。
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。我们已经实现了亚微米级的飞秒激光直写,可以在任何硬脆材料上,自动加工出所设计的文字、图案,包括三维加工。微细结构组合起来,可以产生很多神奇的应用。请看,我们在一根头发丝大小的硅或金刚石面积上,刻出了10个圆环,实现了精确的光学结构。”在该团队激光微纳加工实验室里,张文武通过显微镜放大的图像介绍道。在三毫米乘两毫米宽的范围内,团队成员现场展示了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。
自2019年以来,“龙芯”芯片、CVD金刚石单晶片等中科院一流科研成果,相继入选国科大向新生送出的“硬核”礼物清单。一直以来,中科院宁波材料所认真贯彻落实习近平总书记提出的“两加快一努力”目标要求,加快打造原始创新策源地、加快突破关键核心技术,努力抢占科技创新制高点,主动对接国家重大需求,积极承担国家重大科技任务,取得了一系列突破,为发挥国家战略科技力量提供了重大支撑,并实现了大尺寸单晶金刚石等50多项重大科技成果的转移转化。