新思路催生新儀器設(shè)備
發(fā)布日期：2013-10-16 瀏覽次數(shù) ：798
“在納米尺度上研制出一大塊金屬非常困難，實(shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有必要，所以只要做金屬的表面納米化處理，便可以利用表面納米化層的功能使塊體材料具有很好的性能。金屬做成納米粉后，表面活性很大，會(huì)有表面吸附氣體、污染物，再壓成納米塊的時(shí)候會(huì)有晶界缺陷、孔洞等，并不是一塊非常純潔的材料。”
科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所研究員成會(huì)明說(shuō)：“盧柯院士想了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法：表面納米化處理，即對(duì)金屬表面進(jìn)行反復(fù)沖擊、打擊，讓表面材料屈服、變形，形成納米晶。這當(dāng)然需要相關(guān)設(shè)備。他因此提出儀器的設(shè)計(jì)思路，把零部件加工交給工廠。之后，我們安裝調(diào)試并不斷完善，進(jìn)而得到新的設(shè)備，并擁有了新的研究成果，或是產(chǎn)品，或是論文。”
成會(huì)明高興地說(shuō)：“受盧柯院士的啟發(fā)，我也研制了一臺(tái)儀器。上做碳納米管的一個(gè)主要方法是‘電弧放電法’，兩個(gè)電垂直相對(duì)，使電產(chǎn)生電弧，從而產(chǎn)生碳納米管，但產(chǎn)量一直不大。我們與盧柯院士合作，改進(jìn)了設(shè)備，用于制備碳納米管，結(jié)果產(chǎn)量比上高出數(shù)十倍。得到了中科院科研裝備研制項(xiàng)目的支持后，我們又研制出了一臺(tái)更完善的設(shè)備。”
成功研制出微型氣相色譜儀的科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員關(guān)亞風(fēng)，講述了自己這些年研制儀器的坎坷：1992年～1994年剛起步時(shí)，他按照美國(guó)人的思路，想在單晶硅上進(jìn)行三維微加工，結(jié)合薄膜工藝制作微型氣相色譜儀的檢測(cè)器。但加工單位3年都沒(méi)能做出1個(gè)樣件，使他的研制工作陷入境，甚至有同行對(duì)他的精神是否正常提出質(zhì)疑。他沒(méi)有泄氣，重新梳理了研究思路，決定用現(xiàn)有工藝和材料，通過(guò)采用不同的設(shè)計(jì)思想和加工技術(shù)來(lái)做成具有相同或相近功能的器件。
他找到加工厚膜熱敏電阻的廠家，從它們的半成品中選擇了一種將鎳膜沉積到微晶陶瓷片上的熱敏電阻，買(mǎi)回后開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)大致符合上述原理的檢測(cè)器模型樣件。由于沒(méi)有加工設(shè)備，手工開(kāi)槽精度無(wú)法保證，他找到一家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，人家說(shuō)干不了(后來(lái)才知道是不愿意干)。他就到醫(yī)療器械商店購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)老式的小型鉆牙機(jī)——因?yàn)閮r(jià)格——用它打磨開(kāi)槽，精度不高，但能做原理實(shí)驗(yàn)。后，令人振奮的色譜分離譜圖終于出現(xiàn)。但那已是1995年12月份。
關(guān)亞風(fēng)說(shuō)：“這個(gè)簡(jiǎn)陋的小原理樣機(jī)僅重180克。其意義在于：這種全新的設(shè)計(jì)思想正確，只需要用簡(jiǎn)單的加工技術(shù)和器件就有可能實(shí)現(xiàn)微型檢測(cè)器!”
他接著開(kāi)展深入研究，使檢測(cè)器的靈敏度提高了10倍，并從原理模型推進(jìn)到研制一臺(tái)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整氣相色譜儀樣機(jī)。1997年，他得到中科院基礎(chǔ)局重點(diǎn)課題的資助；1998年，他為四川電力研究院研制了便攜式六氟化硫純度分析儀樣機(jī)，zui低檢測(cè)限度達(dá)到15ppm。儀器還獲得科技部科學(xué)儀器攻關(guān)課題和中科院科研裝備研制項(xiàng)目的資助。從此，他的研究條件徹底改變。2002年，研究小組研制出雙通道微型氣相色譜儀和全自動(dòng)微型氣相色譜；2005年，為安全部門(mén)研制出的全自動(dòng)雙通道微型氣相色譜儀通過(guò)了嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用考核，成為正式裝備服役，該儀器zui低檢測(cè)濃度達(dá)到2ppm，與美國(guó)產(chǎn)品指標(biāo)完全相同，而儀器的技術(shù)路線、材料、工藝和整體設(shè)計(jì)思想則有本質(zhì)區(qū)別。
關(guān)亞風(fēng)說(shuō)：“微型色譜儀器的研制歷經(jīng)10年，遇到的困難和艱辛始料未及，但對(duì)我的科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新能力的激發(fā)、培養(yǎng)起到了非常重要的作用。”
據(jù)了解，關(guān)亞風(fēng)承擔(dān)了6項(xiàng)科學(xué)儀器的攻關(guān)任務(wù)以及1項(xiàng)“863”科學(xué)儀器研制、1項(xiàng)自然科學(xué)基金儀器專(zhuān)項(xiàng)研究和宇航傳感器的研制課題。在完成這些儀器研制的過(guò)程中，他不斷應(yīng)用“吃透科學(xué)原理，徹底改變?cè)O(shè)計(jì)思路，使用簡(jiǎn)單的技術(shù)和工藝，實(shí)現(xiàn)優(yōu)的性能”這一理念，每一次儀器研制都獲得成功。
科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所研究員成會(huì)明說(shuō)：“盧柯院士想了一個(gè)簡(jiǎn)單的方法：表面納米化處理，即對(duì)金屬表面進(jìn)行反復(fù)沖擊、打擊，讓表面材料屈服、變形，形成納米晶。這當(dāng)然需要相關(guān)設(shè)備。他因此提出儀器的設(shè)計(jì)思路，把零部件加工交給工廠。之后，我們安裝調(diào)試并不斷完善，進(jìn)而得到新的設(shè)備，并擁有了新的研究成果，或是產(chǎn)品，或是論文。”
成會(huì)明高興地說(shuō)：“受盧柯院士的啟發(fā)，我也研制了一臺(tái)儀器。上做碳納米管的一個(gè)主要方法是‘電弧放電法’，兩個(gè)電垂直相對(duì)，使電產(chǎn)生電弧，從而產(chǎn)生碳納米管，但產(chǎn)量一直不大。我們與盧柯院士合作，改進(jìn)了設(shè)備，用于制備碳納米管，結(jié)果產(chǎn)量比上高出數(shù)十倍。得到了中科院科研裝備研制項(xiàng)目的支持后，我們又研制出了一臺(tái)更完善的設(shè)備。”
成功研制出微型氣相色譜儀的科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員關(guān)亞風(fēng)，講述了自己這些年研制儀器的坎坷：1992年～1994年剛起步時(shí)，他按照美國(guó)人的思路，想在單晶硅上進(jìn)行三維微加工，結(jié)合薄膜工藝制作微型氣相色譜儀的檢測(cè)器。但加工單位3年都沒(méi)能做出1個(gè)樣件，使他的研制工作陷入境，甚至有同行對(duì)他的精神是否正常提出質(zhì)疑。他沒(méi)有泄氣，重新梳理了研究思路，決定用現(xiàn)有工藝和材料，通過(guò)采用不同的設(shè)計(jì)思想和加工技術(shù)來(lái)做成具有相同或相近功能的器件。
他找到加工厚膜熱敏電阻的廠家，從它們的半成品中選擇了一種將鎳膜沉積到微晶陶瓷片上的熱敏電阻，買(mǎi)回后開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)大致符合上述原理的檢測(cè)器模型樣件。由于沒(méi)有加工設(shè)備，手工開(kāi)槽精度無(wú)法保證，他找到一家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，人家說(shuō)干不了(后來(lái)才知道是不愿意干)。他就到醫(yī)療器械商店購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)老式的小型鉆牙機(jī)——因?yàn)閮r(jià)格——用它打磨開(kāi)槽，精度不高，但能做原理實(shí)驗(yàn)。后，令人振奮的色譜分離譜圖終于出現(xiàn)。但那已是1995年12月份。
關(guān)亞風(fēng)說(shuō)：“這個(gè)簡(jiǎn)陋的小原理樣機(jī)僅重180克。其意義在于：這種全新的設(shè)計(jì)思想正確，只需要用簡(jiǎn)單的加工技術(shù)和器件就有可能實(shí)現(xiàn)微型檢測(cè)器!”
他接著開(kāi)展深入研究，使檢測(cè)器的靈敏度提高了10倍，并從原理模型推進(jìn)到研制一臺(tái)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整氣相色譜儀樣機(jī)。1997年，他得到中科院基礎(chǔ)局重點(diǎn)課題的資助；1998年，他為四川電力研究院研制了便攜式六氟化硫純度分析儀樣機(jī)，zui低檢測(cè)限度達(dá)到15ppm。儀器還獲得科技部科學(xué)儀器攻關(guān)課題和中科院科研裝備研制項(xiàng)目的資助。從此，他的研究條件徹底改變。2002年，研究小組研制出雙通道微型氣相色譜儀和全自動(dòng)微型氣相色譜；2005年，為安全部門(mén)研制出的全自動(dòng)雙通道微型氣相色譜儀通過(guò)了嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用考核，成為正式裝備服役，該儀器zui低檢測(cè)濃度達(dá)到2ppm，與美國(guó)產(chǎn)品指標(biāo)完全相同，而儀器的技術(shù)路線、材料、工藝和整體設(shè)計(jì)思想則有本質(zhì)區(qū)別。
關(guān)亞風(fēng)說(shuō)：“微型色譜儀器的研制歷經(jīng)10年，遇到的困難和艱辛始料未及，但對(duì)我的科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新能力的激發(fā)、培養(yǎng)起到了非常重要的作用。”
據(jù)了解，關(guān)亞風(fēng)承擔(dān)了6項(xiàng)科學(xué)儀器的攻關(guān)任務(wù)以及1項(xiàng)“863”科學(xué)儀器研制、1項(xiàng)自然科學(xué)基金儀器專(zhuān)項(xiàng)研究和宇航傳感器的研制課題。在完成這些儀器研制的過(guò)程中，他不斷應(yīng)用“吃透科學(xué)原理，徹底改變?cè)O(shè)計(jì)思路，使用簡(jiǎn)單的技術(shù)和工藝，實(shí)現(xiàn)優(yōu)的性能”這一理念，每一次儀器研制都獲得成功。
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