姜瀾（右一）和團隊成員在做實(shí)驗?！　”本├砉ご髮W(xué)供圖

人物小傳

姜瀾，1972年生，四川自貢人。北京理工大學(xué)首批講席教授，長(cháng)期從事飛秒激光制造研究，是我國激光制造領(lǐng)域的主要學(xué)術(shù)帶頭人之一。曾獲得國家自然科學(xué)獎二等獎、何梁何利科技創(chuàng )新獎等。2023年5月，被授予第三屆全國創(chuàng )新?tīng)幭泉劇?023年11月當選中國科學(xué)院院士。

1飛秒，就是一千萬(wàn)億分之一秒。把一個(gè)激光脈沖的能量壓縮到幾飛秒內極速釋放，其峰值功率可提升數百萬(wàn)億倍，理論上可以加工任何固體材料。飛秒激光，這把無(wú)堅不摧的“超強超快光刀”，有著(zhù)廣闊的應用前景。

專(zhuān)注飛秒激光制造研究20多年來(lái)，姜瀾團隊實(shí)現了多項重大突破，他牽頭撰寫(xiě)了激光制造等方向多個(gè)重要規劃，推動(dòng)我國在該領(lǐng)域躋身國際第一梯隊。

建立等離子體量子模型，首次預測飛秒激光加工形狀

時(shí)間這么短、能量這么高，飛秒激光將被人們如何利用？雖然在理論層面有諸多優(yōu)勢，但在很長(cháng)一段時(shí)間里，飛秒激光制造應用還停留在概念層面。    

從概念到應用，飛秒激光制造的難點(diǎn)在哪？姜瀾介紹，經(jīng)典理論難以預測飛秒激光加工的形狀，加工機理也難以描述，這便是團隊20多年來(lái)潛心研究所面臨的困境。

“必須打開(kāi)飛秒激光與材料相互作用的‘黑盒子’，才能徹底理解飛秒激光加工機理?！苯獮懻f(shuō)。

飛秒激光加工時(shí)，材料的局部瞬時(shí)特性會(huì )發(fā)生劇變，為探究這一變化，姜瀾及團隊潛心研究，建立了等離子體量子模型，首次預測了飛秒激光加工形狀，并成功預測了一系列重要反常效應。起初，學(xué)界對此尚有疑問(wèn)，隨著(zhù)姜瀾所提出模型的主要假設和預測在全球范圍內被廣泛驗證，研究成果才逐漸獲得了認可。

驗證了模型，還需有直觀(guān)的觀(guān)測結果來(lái)佐證，即將飛秒激光制造的過(guò)程“拍”下來(lái)。由于傳統觀(guān)測技術(shù)視角單一，且還是二維成像，無(wú)法捕獲飛秒激光加工過(guò)程所涉及的多維信息。姜瀾帶領(lǐng)團隊研制了跨尺度準三維超快連續攝像系統，首次實(shí)現了在飛秒激光與材料相互作用過(guò)程中，跨越15個(gè)時(shí)間尺度的全景觀(guān)測。

憑借一系列原創(chuàng )成果，姜瀾成為飛秒激光制造領(lǐng)域研究的引領(lǐng)者。其實(shí)，在做博士后期間，姜瀾就著(zhù)手開(kāi)展飛秒激光制造研究。那時(shí)，沒(méi)有飛秒激光設備、項目經(jīng)費和實(shí)驗室，僅靠著(zhù)一臺計算機，姜瀾便開(kāi)始了艱難的探索。

飛秒激光制造涉及機械、物理、光學(xué)、材料、化學(xué)等多學(xué)科，對于不熟悉的領(lǐng)域，姜瀾通過(guò)自學(xué)或請教相關(guān)專(zhuān)家，最終在除機械領(lǐng)域之外的多個(gè)學(xué)科取得突破，也為接下來(lái)的研究打下了基礎。

以高質(zhì)量原創(chuàng )性研究，不斷拓展激光制造應用場(chǎng)景

飛秒激光的特性導致加工效率低、深徑比低、加工精度差于衍射極限等。技術(shù)落地應用還需翻越另一道坎，即找到調控飛秒激光制造過(guò)程的方法。

姜瀾根據他的模型預測，開(kāi)創(chuàng )性地提出了電子動(dòng)態(tài)調控制造新原理、新方法，從而實(shí)現對加工結果的控制。

姜瀾帶領(lǐng)團隊邊摸索邊驗證，最終基于電子動(dòng)態(tài)調控新原理，將加工效率提高了56倍、深徑比提高了260倍，使可重復加工精度達波長(cháng)的1/14等。

“再先進(jìn)的加工技術(shù)，如果只停留在紙面上，也無(wú)法取得好的應用發(fā)展?！苯獮懻f(shuō)。

基于電子動(dòng)態(tài)調控新原理、新方法，姜瀾帶領(lǐng)團隊接連突破難加工材料三維復雜微細結構制造的一系列瓶頸，發(fā)明了電子動(dòng)態(tài)調控制孔、切割、調平、刻型等新技術(shù)，研制了系列新裝備，率先實(shí)現了飛秒激光制造的重大工程應用及規?；a(chǎn)業(yè)應用。

“大家所熟知的手機全面屏異形切割等技術(shù)，也是我們重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)之一?！苯獮懡榻B，應用電子動(dòng)態(tài)調控制造新原理、新技術(shù)，團隊與企業(yè)共同研發(fā)了飛秒激光電子動(dòng)態(tài)調控切割/制孔新裝備，性能總體處于國際領(lǐng)先水平。

實(shí)驗室技術(shù)轉向工業(yè)應用，雖然技術(shù)路徑清晰，但仍需考慮成本、實(shí)用性等約束條件。為此，姜瀾團隊與合作企業(yè)一起，反復驗證工藝、調整參數?！敖?jīng)常泡在實(shí)驗室里，有時(shí)為了完善某個(gè)性能，前后要忙活一整年?！苯獮憟F隊成員、北京理工大學(xué)教授胡潔回憶。

攻克復合材料高質(zhì)量加工、制備新材料新器件、研制高精尖制造裝備……如今，姜瀾團隊以高質(zhì)量原創(chuàng )性工作，正不斷開(kāi)拓激光制造的應用場(chǎng)景?！翱蒲?，就要做真正有價(jià)值的工作、做‘頂天立地’的科研，不摘青果子?！苯獮憣F隊師生的要求，已成為團隊文化的一部分。

聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研攻堅力量，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

多年以前，激光制造只是機械工程領(lǐng)域的一個(gè)三級分支，沒(méi)有相關(guān)部門(mén)的系統化支持。研究人員少、科研經(jīng)費少、產(chǎn)業(yè)規模小，與世界先進(jìn)水平相比差距明顯。

姜瀾意識到，迎頭追趕，光靠一兩個(gè)團隊不行，“做大做強學(xué)科，必須把科研界和產(chǎn)業(yè)界團結在一起，共同發(fā)力”。

2008年，國家自然科學(xué)基金委將高能束與特種能場(chǎng)制造領(lǐng)域列為優(yōu)先支持方向，激光制造是其中的重要方面，并由姜瀾擔任該領(lǐng)域負責人。在前輩學(xué)者的指導下，姜瀾在12年內先后牽頭撰寫(xiě)了基金委高能束與特種能場(chǎng)領(lǐng)域規劃兩部，在激光制造領(lǐng)域，取得了一定理論成果。

姜瀾帶領(lǐng)專(zhuān)家組投入大量時(shí)間和精力，梳理產(chǎn)業(yè)鏈短板、編制行業(yè)發(fā)展規劃，從而推進(jìn)激光制造領(lǐng)域國家或部委科技計劃。他牽頭撰寫(xiě)了激光制造等方向國家中長(cháng)期科技發(fā)展規劃和科技部、基金委等5年部級科技規劃12項。

其中，“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃——“增材制造與激光制造”，光立項論證就歷時(shí)兩年半?！澳菚r(shí)候，我和專(zhuān)家組成員經(jīng)常工作、討論到凌晨?！苯獮懟貞?。

30余次專(zhuān)題論證會(huì )，調研走訪(fǎng)70多家企業(yè)，撰寫(xiě)上百萬(wàn)字的論證材料……姜瀾和專(zhuān)家組全力以赴。之后，該專(zhuān)項獲得“十四五”的滾動(dòng)支持，成為制造領(lǐng)域唯一一個(gè)“建長(cháng)板”的國家重點(diǎn)專(zhuān)項。

上百家科研機構、上千家企業(yè)從事激光制造相關(guān)研究，大家專(zhuān)長(cháng)、興趣各不相同，如何把大家凝聚在一起？“姜瀾始終站在國家、行業(yè)發(fā)展立場(chǎng)編制規劃，獲得了大家的認可?！币晃恍袠I(yè)專(zhuān)家表示。

“大科學(xué)時(shí)代，技術(shù)的發(fā)展不能靠單打獨斗?！苯獮懻f(shuō)，激光制造領(lǐng)域還有許多待解的難題，團隊將立足“四個(gè)面向”，聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研的攻堅力量，努力為制造強國、教育強國、科技強國作出應有的貢獻。

記者手記

凝聚科研攻關(guān)的合力

姜瀾在飛秒激光制造領(lǐng)域取得了很大的成績(jì)，而他更大的貢獻是作為我國激光制造領(lǐng)域的主要學(xué)術(shù)帶頭人之一，推動(dòng)我國在該領(lǐng)域躋身國際第一梯隊。

激光制造領(lǐng)域有上百家科研機構、上千家相關(guān)企業(yè)，各方對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展訴求難免有差異，如何將它們擰成一股繩？答案是把國家需要放在首位。也正因如此，姜瀾主持編制的規劃獲得普遍認可，從而促進(jìn)了學(xué)科和行業(yè)的良性互動(dòng)。

錨定關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)高水平科技自立自強，需要有效統籌和科學(xué)布局創(chuàng )新資源，讓高校院所、相關(guān)企業(yè)等各展所長(cháng)，協(xié)力打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰。我國激光制造技術(shù)發(fā)展的歷程啟示我們：科研規劃和項目設計必須圍繞國家需求，優(yōu)化配置好創(chuàng )新資源，凝聚起高校院所、企業(yè)創(chuàng )新的合力，才能不斷取得新的進(jìn)展。