科技日報(bào)記者 陸成寬
原子級制造被認(rèn)為是制造業(yè)的未來方向，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，原子級制造不僅在尺寸上更加微小，精度也更加高超，被認(rèn)為是制造技術(shù)的終極形態(tài)。
3月30日—31日，第二屆原子級制造論壇在北京成功舉辦。本屆論壇以“智匯原子級制造 塑造新質(zhì)生產(chǎn)力”為主題，由中國科學(xué)院物理研究所、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所和南京原子制造研究所共同主辦。與會專家圍繞原子級制造技術(shù)前沿、應(yīng)用挑戰(zhàn)及產(chǎn)業(yè)化路徑等議題展開了深入研討。
原子級制造是什么？通俗來講，原子級制造就是在原子尺度上去進(jìn)行加工，形成具有原子級特定結(jié)構(gòu)特征的器件產(chǎn)品。從實(shí)現(xiàn)形式上，可以是以原子級精度進(jìn)行“去除”加工，也可以是以原子級精度進(jìn)行“增材”制造。
業(yè)內(nèi)人士表示，原子級制造與傳統(tǒng)制造有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)制造的切削、研磨、3D打印等制造技術(shù)的工具一般為刀具，其操控對象是塊體連續(xù)材料，而原子級制造的工具為光子、電子、聲子等這一類基本粒子。
“原子級制造作為極小尺度、極高精度的前沿技術(shù)，是基礎(chǔ)研究的重要方向，是技術(shù)突破的關(guān)鍵領(lǐng)域，是新質(zhì)生產(chǎn)力的核心引擎?！敝袊茖W(xué)院副院長、黨組成員周琪說。
近年來，我國在原子制造方面持續(xù)布局。2016年，原子制造就得到國家層面的關(guān)注；2018年，中國科學(xué)院推出了“功能導(dǎo)向的原子制造前沿科學(xué)問題”先導(dǎo)計(jì)劃，南京大學(xué)成立了全國第一個(gè)原子制造創(chuàng)新研究中心；2021年浙江大學(xué)成立了原子精度制造平臺……
當(dāng)前，我國原子級制造科技基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初具規(guī)模，涌現(xiàn)出一批高技術(shù)、高成長性、高附加值的企業(yè)。我國正全力推動原子級制造科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合，加速原子級制造產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
“目前，在原子級制造的基礎(chǔ)研究方面，我國與國際先進(jìn)水平處于‘并跑’階段，甚至在某些領(lǐng)域出現(xiàn)‘領(lǐng)跑’態(tài)勢。”論壇總召集人之一、中國科學(xué)院物理研究所研究員張廣宇說。
然而，張廣宇也坦言，目前我國在原子制造技術(shù)體系和具體的應(yīng)用場景方面依然面臨挑戰(zhàn)，還未形成系統(tǒng)的原子制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)還有待逐步完善。
在中國科學(xué)院院士雒建斌看來，實(shí)現(xiàn)原子級制造產(chǎn)業(yè)化，需要突破高精度測量儀器依賴進(jìn)口、跨學(xué)科人才短缺、標(biāo)準(zhǔn)化體系尚未完善等三大瓶頸。對此，論壇發(fā)布的《原子級制造關(guān)聯(lián)科學(xué)技術(shù)體系》明確提出，將重點(diǎn)攻關(guān)原子級設(shè)計(jì)軟件、自組裝工藝、原位檢測技術(shù)等共性難題，并建立覆蓋材料、裝備、產(chǎn)品的全鏈條標(biāo)準(zhǔn)。
“原子級制造有三個(gè)要素：第一個(gè)要素是技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)原子級操控，第二個(gè)是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上有原子級特征，第三個(gè)是產(chǎn)品物性上有極限性或顛覆性，也就是產(chǎn)品要特別好。目前來講，這三個(gè)要素很難耦合在一起，比如，有些研究可以很好地操控原子，但很難做出規(guī)?；脑赢a(chǎn)品。要想實(shí)現(xiàn)‘三要素’兼得，需要不同學(xué)科交叉融合來開展研究?！闭搲傉偌酥?、南京原子制造研究所所長宋鳳麒告訴記者。
宋鳳麒認(rèn)為，原子級制造效率提升難，大科學(xué)裝置是突破核心技術(shù)的關(guān)鍵條件。從當(dāng)前技術(shù)來看，原子操控的數(shù)目需要再突破3個(gè)量級，效率需要再突破5個(gè)量級，才能滿足產(chǎn)業(yè)需求，而這只有大科學(xué)裝置能夠辦到。
“目前，我們已經(jīng)完成了原子級制造重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)研工作。接下來，我們將著力研究，探索在預(yù)研裝置上展現(xiàn)當(dāng)代化學(xué)、材料和加工領(lǐng)域無法實(shí)現(xiàn)的極端能力，爭取早日開工建設(shè)，形成支撐我國率先進(jìn)入‘原子級工業(yè)時(shí)代’的重大平臺。”宋鳳麒說。
（論壇主辦方供圖）
