研究内容

发布日期：2021-04-19

研究方向Ⅰ：跨尺度微纳机械制造
该研究方向主要涉及：跨尺度微纳机械制造理论与方法，跨尺度微纳机械制造技术与工艺，跨尺度微纳机械制造系统设计、集成与优化等。
1.1跨尺度微纳机械制造理论与方法
跨尺度微纳机械制造理论与方法研究旨在揭示微纳切削机理和切削规律，为跨尺度微纳机械制造技术与工艺研究、制造系统设计及装备研制提供基础理论与技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）微切削动力学及切削规律研究；
（2）微切削过程参数与表面质量关系研究；
（3）微纳制造过程形性协同控制机理研究；
（4）微纳制造表面状态演化及调控机理研究。
1.2跨尺度微纳机械制造技术与工艺
跨尺度微纳机械制造技术与工艺旨在研究切削参数与加工质量、刀具轨迹与加工精度、材料特性与加工性能等映射规律，解决复杂特征结构与功能一体化零件跨尺度微纳机械制造技术难题，为高端微纳制造系统设计及装备研制提供工艺技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）复杂曲面、腔体、薄壁等弱刚度类零件加工技术与工艺研究；
（2）纳米表面、微细结构、微孔阵列等复杂微纳特征结构与功能一体化零件加工技术与工艺研究；
（3）激光、超声、磁场辅助微纳机械制造技术研究；
（4）仿生非光滑表面微织构耐磨损刀具设计与研究。
1.3跨尺度机械微纳制造系统设计、集成与优化
跨尺度机械微纳制造系统设计、集成与优化旨在研制三轴、四轴、五轴联动高档微纳加工数控机床，为开展跨尺度微纳零件加工技术研究和产品开发提供装备支撑。重点开展以下研究工作：
（1）微纳机械制造系统设计、集成与仿真；
（2）超精密液体静压导轨/转台定位技术；
（3）运动基准、系统耦合及轨迹控制技术；
（4）机床-刀具-工件系统的动力学特性分析；
（5）系统特性检验与评价技术。

　　　　　　　　
研究方向Ⅱ：跨尺度微纳特种加工
该研究方向主要涉及：激光微纳加工、微细电火花加工、电化学微纳加工。
2.1激光微纳加工
2.1.1激光材料相互作用机理研究
激光材料相互作用机理研究旨在揭示微纳制造过程中激光与物质作用机理，探索激光参数、材料性能与微纳结构特性之间的映射规律，为跨尺度激光微纳加工提供基础理论与技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）超强超短激光脉冲与物质相互作用；
（2）激光微纳结构制备及其特性；
（3）激光超衍射极限制造理论研究；
（4）极紫外光刻光源调制理论与方法。
2.1.2激光微纳加工技术与工艺
激光微纳加工技术与工艺旨在研究激光参数与加工质量、光场分布与加工精度、材料特性与加工性能等映射规律，解决激光微纳加工技术难题，为典型跨尺度零件激光微纳加工技术应用提供工艺支撑。重点开展以下研究工作：
（1）超快激光微纳加工技术；
（2）激光干涉微纳加工技术；
（3）激光微纳增材制造技术；
（4）跨尺度功能表面制备技术与工艺研究。
2.2微细电火花加工
2.2.1微细电火花加工理论与过程控制技术研究
微细电火花加工理论与过程控制技术研究旨在揭示微纳制造过程中极间电场分布与作用机理，探索电火花参数、材料性能与微纳结构特性之间的映射规律，为跨尺度微细电火花加工提供基础理论与技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）极间电场分布控制技术研究；
（2）微细电火花加工过程工艺仿真研究；
（3）加工参数与表面质量的影响规律及控制研究；
（4）微结构功能表面成形机制与性能评价。
2.2.2能场辅助微细电火花加工技术研究
能场（超声、激光、磁场等）辅助微细电火花加工技术研究旨在研究电参数与加工质量、电场分布与加工精度、材料特性与加工性能等映射规律，探索放电间隙-能场耦合极间接触与加工稳定性规律，揭示复合能场频率与脉冲电源频率的最优匹配映射关系，为典型跨尺度零件能场辅助微细电火花加工应用提供工艺支撑。重点开展以下研究工作：
（1）能场辅助微细电火花加工机理；
（2）复合能场-电蚀能量规律研究；
（3）误差传递特性及精度控制方法；
（4）能场辅助微细电火花加工系统设计及优化；
（5）典型跨尺度微纳复合能场电火花加工技术。
2.3电化学微纳加工
2.3.1电化学微纳加工理论研究
电化学微纳加工理论研究旨在揭示电化学微纳制造过程的离子生成、转移与加工机理，探索电学与化学参数、材料特性与微纳结构特性之间的映射规律，为电化学微纳加工提供基础理论与技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）电化学微纳加工机理研究；
（2）金属纳米离子原位生成、转移及修饰研究；
（3）电化学微纳加工过程控形理论及方法；
（4）激光辅助电化学微纳加工机理与工艺研究。
2.3.2跨尺度电化学微纳加工技术研究
电化学微纳加工技术研究旨在研究电学及化学参数与加工质量、离子调控与加工精度、材料特性与加工性能等映射规律，解决电化学微纳加工技术难题，为典型跨尺度零件电化学微纳加工技术应用提供工艺支撑。重点开展以下研究工作：
（1）复杂三维零件电化学微纳加工技术与工艺研究；
（2）微纳功能结构电化学微纳加工技术研究；
（3）复杂三维结构电化学沉积微纳增材制造技术研究；
（4）电化学微纳加工有害物质处理技术。

　　　　　　　　
研究方向Ⅲ：跨尺度微纳操纵与制造
该研究方向主要涉及：机器人微纳操纵技术、生物制造技术。
3.1机器人微纳操纵
机器人微纳操纵技术旨在研究面向操作对象的机器人微纳装配及与自组装相结合的混合装配原理及方法，探索基于原子、分子和纳米尺度材料的装配或混合装配，制造微纳结构、材料和器件的方法与系统，为开展机器人微纳测量、制造技术与系统研制提供技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）机器人微纳操纵原理及方法；
（2）机器人微纳操纵与自组装相结合的混合装配原理及方法；
（3）二维/三维机器人微纳测量、制造技术与系统。
3.2生物信息与制造
生物信息与制造技术旨在研究细胞的物理及生理等信息、细胞行为调控、DNA编辑、单细胞/细胞团簇受控组装机理与新方法，为开展生物信息与制造提供技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）单细胞多维信息纳米检测与表征；
（2）单细胞/细胞团簇受控组装；
（3）细胞定位与耦合芯片制造；
（4）DNA编辑；
（5）特色中药材微观指纹图谱//细胞功能调控。

　　　　　　　　
研究方向Ⅳ：超精密传感与测量
该研究方向主要涉及：微纳制造过程超精密传感技术（对刀、检刀、力、热、振动等）、跨尺度微纳零件加工质量表征与评价技术（机器视觉、激光衍射、激光全息、音叉、光谱共焦、干涉测量、原子力等）。
4.1微纳制造过程超精密传感与测量
微纳制造过程超精密传感与测量技术旨在研究微小零件跨尺度微纳制造过程的超精密传感与测量技术，为微纳制造过程质量控制与装备研制提供理论与技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）微切削动力学传感与测试技术；
（2）刀具在位检测技术及装备；
（3）多参数信息融合质量控制技术。
4.2跨尺度微纳零件加工质量表征与评价
跨尺度微纳零件加工质量表征与评价技术旨在研究微小零件尺寸/形貌等精度、表面及亚表面等质量表征与评价技术，为微小零件跨尺度微纳加工系统性能评价提供技术支撑。重点开展以下研究工作：
（1）微小零件尺寸/形貌精度、表面及亚表面质量的表征方法与评价技术；
（2）跨尺度微小零件光谱共焦、干涉测量技术；
（3）表面形貌三维非接触在位检测技术。