学科前沿

听了八周八位老师的学科前沿讲座，收获颇丰。这里主要讲听了吴勇华老师的激光加工的心得和杨保健老师的纳米技术。

激光加工技术其实也不是新技术，早在上个世纪80年代就已经应用在军事设备加工上面，后来慢慢普及到民营企业。现在激光加工在私营企业已经相当普遍。激光加工技术包括激光焊接，激光切割，热处理，打孔技术，成型技术等等。这里主要讲解激光切割技术，也是最普遍，最简单的激光应用技术。 激光切割就是用高能量，高密度的激光束在材料表面产生高温使材料融化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。所以这种技术可以广泛应用与金属或者非金属的加工。并且能大大减低加工成本，加工时间。

激光切割技术从本质上来说主要分为三种：气话切割，融化切割，反应溶化切割。

气化切割：这种切割使用激光功率密度很高（10^8W/cm2），照到工件表面，使工件表面迅速达到沸腾的温度，在表面形匙孔，黑体，再加上表面氧化等原因，吸收率急剧增大。喷出的蒸汽带走大量的熔融材料，使材料气化成切口，这种切割主要用于脉冲激光，切割不融化的材料及木料，塑料和陶瓷的划片等。

溶化切割：和气化切割的主要区别是，溶化的材料需要用辅助气体吹掉。而且功率比气化切割低，只有气化切割的十分之一。切割条纹程波浪形花纹精度比较差。主要用于能与养发生氧化反应的材料。比如铝。 反应溶化切割：利用激光束加将材料加热到燃点，以后通过工业纯氧和材料发生发热反应放出大量的，切口处材料氧化燃烧生成熔融的氧化物后被吹除形成切口的同时，所放出的热量还供给相邻的材料，从而使相邻材料也达到燃点，进而不断切割下去。这种切割方法功率更低，只有溶化切割消耗功率的二分之一，主要用于钢和钛的切割。

激光切割系统的示意图如下：

老师还介绍了我们学校激光技术的研究。在激光技术研究的领域，我们学校是处

于领先地位的，并且呼吁我们同学可以加入老师研究的行列。

纳米技术：是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。这里主要叙述纳米技术在机械领域的应用。简单几个例子：

纳米轴承：传统的轴承体积比较大，摩擦力也紧紧依靠油润来减少。所以并不能将摩擦力进行避免。然而，微型纳米轴承额直径紧紧为一根头发的万分之一，其应用到机电系统的微型轴承只有1mm，为微型机械的千分之一大小而且摩擦力极小。

纳米耐磨复合涂层：是纳米聚合物复合材料基础上发展起来的一种新型涂层。这些材料主要用于减摩擦抗磨。

纳米马达：纳米马达是由美国Nano Muscle公司生产，这种马达首次在深圳面试，该产品只有传统马达的体积的二十分之一，长度比火柴还要短却能负载四千克的重量，寿命可达100W次。这种马达主要是用纳米技术制造的智能材料代替传统的铜线圈和磁铁，因此比传统马达更轻，成本更低，同时噪音更低，可以成为世界上最静音的马达。