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长江云

为重大装备打造“杀手锏”,华科大新晋院士多项技术世界领先!

长江云新闻  2024-03-29 20:58:33
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我们的生活越来越离不开芯片

而芯片生产的关键步骤

离不开光刻机

为提高光刻超高精度加工能力

中国工程院院士陈学东

22年如一日

攻克光刻机减振器研发瓶颈



关键核心技术要不来、买不来、讨不来,中国必须走高水平科技自立自强的道路,集中力量解决“缺芯少魂”问题。中国工程院院士、华中科技大学机械科学与工程学院教授陈学东,长年奋战在教学与科研第一线,为我国重大装备制造的自主可控作出重要贡献。

使振动传递从3%精进到不足0.3%

攻克国产光刻机减振器“卡脖子”难题


减振器被称为光刻机的“基石”,是一台光刻机稳定性和成品率的重要保障。越高性能的减振器,越能更好地减少外部振动和冲击,以提高光刻机超高精度加工能力。

而在以前,由于无法突破技术瓶颈,我们国家减振器长期依赖进口。

为打破这一技术垄断,2002年起,长期从事机械动力学设计与控制研究的陈学东,开始研发国产减振器。

研发高性能的减振器,首先要找的是材料。例如一个橡胶制品,它非常普通,却在减振器里起到重要作用。为找到合适的材料,陈学东联合他人做新型材料。“试了大概几十种材料,有的强度根本不够,有的暂时强度够了,但疲劳寿命很短,用不了多久它就失效了,最后选出了一个符合了。”陈学东回忆道。

减振器有大大小小的零件上百种,每一个零件都决定成败,每一个零件都需要自主研发。经过材料准备、组装、测试等环节,陈学东团队多年研发,将减振器技术从振动传递3%精进到不足0.3%,攻克国产光刻机减振器“卡脖子”难题。发明出的准零刚度减振器,填补了国产高端主动减振器技术空白,并逐步提升到世界领先水平,实现国产化替代和配套生产。

“与国际上能够做最高端产品的国家相比,我们的总体技术测量指标和他们是相当的,某些单元的技术指标还好于他们,能够满足目前国际上最先进的DUV光刻机的性能要求。”陈学东告诉长江云新闻记者。

围绕光刻机领域的一个个难题,陈学东和团队继续攻关拔寨。目前,他们的目标是把振动降低3个量级以上。

服务国家战略需求

多项研发突破重大装备制造难题


光刻机减振器的研发,并非陈学东多年科研探索的全部。他始终面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求,专注于机械系统动力学设计与控制的研究。

多年来,他发展了面向服役过程的机械系统动力学建模、计算、优化及控制的方法与技术,研发了机械抗冲击、抑扰动及减振动的动力学设计与控制系统及相关功能部件或装置,为我国重大装备制造的自主可控作出重要贡献。

复杂振动抑制技术是机载尖端光电系统服役性能的根本保证,传统技术无法满足尖端仪器装置对环境振动近零隔离的苛刻要求,这是公认的国际难题。为此,陈学东提出准零刚度-变阻尼减振动力学设计与控制方法,发明相斥磁性负刚度和无源频变阻尼技术,研制了系列高性能减隔振装置,目前已应用于陆海空5类重器中20种光电系统/装置减隔振,满足了我国航空航天航海和先进武器装备研制的急需。

油气钻机等大型重载装备是支撑国民经济支柱产业的核心,其服役环境极端严苛,载荷大、冲击强、结构易畸变失效。为了破解这一难题,陈学东提出重载装备结构耦合/接触动力学建模及计算优化方法,研发超深钻机等抗冲击动力学设计系统,发明大型臂架结构动态试验台,应用于世界首台7千米极地超深钻机等重大装备的研制,支撑我国相关装备制造技术的快速发展。

陈学东还作为第一完成人,获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项、教育部自然科学一等奖1项,获授权中国、美国、日本发明专利106项、软件著作权28项,发表SCI论文96篇,出版专著2部。

科研之路无止境,如今,陈学东培养的研究生已经超百人,他们努力突破技术难题,把核心技术牢牢掌握在自己手中。

(长江云新闻记者 汪佳睿 唐清辉 谢雅静)

责任编辑 谢雅静
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