激光讨论

一、我国激光制造研究取得系列突出成果

1.高端激光器基本依靠进口——中小功率超快激光器、大功率光纤激光、高重频紫外激光器打破国际垄断

2.缺乏原创新原理新方法  ——提出了超快激光电子动态调控制造新原理、新方法、新技术及其多尺度观测系统，首先实现了制造中局部瞬时电子动态的主动调控

3.装备落后于国外先进水平——自主研制了激光图案制造、激光精细刻型、激光强化、激光淬火等先进制造装备，5项关键指标国际领先

4.发达国家对航空航天领域采取高端产品禁运——为航空航天、轨道交通等国家重大需求等战略性新兴产业提供关键制造支撑。

二、重大问题

1.  （1）高能束能量吸收、输运过程中的非线性、非平衡、多尺度作用规律及对应的成形成性机制

 

　　（2）从晶格/原子/电子等不同层面掌控能量在材料中传输机理和对成形成性的影响规律

　　（3）在不同时空尺度上，材料离散-堆积过程中远离平衡态的光、电、磁、热、力学等性能动态变化。

  高能束与材料相互作用机理

  高时空分辨、原位、全景演化过程观测

  亚飞秒时间分辨、纳米空间分辨观测装置、超快照相向超快摄像技术的跨越

  从电子层面和飞秒尺度观测加工中能量吸收、传递、材料相变到组织性能演化过程的多尺度全景过程

  非线性、非平衡、多尺度理论建模

  加工中材料相变机制、行性调控规律

  远离平衡态下的材料物理/化学变化

  在不同时空尺度下材料组织结构的演变及其与性能相关性

2

（1）复合制造动力学过程、机理与调控规律

（2）高能束时空频特性对材料的局部瞬时特性及其宏观动态演变（电离、传质、传热、静电烧蚀、熔化、蒸发、汽化、凝固、化合、分解、置换、复分解等）的精确调控机理

（3）复合制造的能量耦合与协同作用机理

（4）极端复合制造环境下材料的组织与性能演变、突变机制。

高能束传输、调制、复合与检测原理、方法与技术

高能束的时域、空域、频域调控方法

超高强度、超短脉冲、超短波长的激光导致制造过程中的一些新现象及其对制造影响机理

针对复杂曲面和内表面的精确调控

3.

（1）宏、微、纳跨尺度制造中物理化学效应与调控机理

制造中材料界面或二维材料的物理、化学或生物效应

大面积、低成本、无损伤和可靠一致的制造方法

高能束品质、传输特性的检测和控制方法与模拟理论

适合于增材制造的材料特性及其设计

 

高能束制造新原理、新方法、新装备及其应用

电子层面闭环调控的物理、化学、生物制造装备

结合大数据和人工智能、实现成套智能高能束制造装备、多工艺、多材料、多结构、高效、多功能、一体化制造

智能材料和活体组织增材制造

极端尺度、极高功能、极高质量或极端服役环境下的器件和功能系统的高能束制造新方法