Jiang Lan, роден през 1972 г., е родом от Zigong, провинция Sichuan. Той е един от първите преподаватели в Пекинския технологичен институт и отдавна се занимава с изследване на производството на фемтосекундни лазери и е един от основните академични лидери в областта на лазерното производство в Китай. Удостоен е с втора награда на Националната награда за природни науки и наградата за иновации в областта на науката и технологиите He Liang He Li и т.н. През май 2023 г. той получава Третата национална награда за иновации, а през ноември 2023 г. е избран за академик на Китайската академия на науките.
1 фемтосекунда е една трилионна част от секундата. Енергията на лазерен импулс се компресира в няколко фемтосекунди и се освобождава с много висока скорост, а пиковата му мощност може да бъде увеличена милиони милиарди пъти, което теоретично може да обработи всеки твърд материал. Фемтосекундният лазер, този неразрушим "супер силен и ултра-бърз светлинен нож", има широки перспективи за приложение.
Фокусирайки се върху фемтосекундни лазерни производствени изследвания в продължение на повече от 20 години, екипът на Jiang Lan реализира редица големи пробиви, той пое ръководството в написването на редица важни планове в посока на лазерното производство, за да популяризира първия ешелон на Китай в областта на международните .
Първото предсказване на формата на фемтосекундна лазерна обработка
При толкова кратко време и висока енергия, как ще се използва фемтосекундният лазер? Въпреки че има много предимства на теоретично ниво, но за дълго време приложенията за фемтосекундно лазерно производство остават на концептуално ниво.
От концепцията до приложението, къде е трудността на производството на фемтосекунден лазер? Jiang Lan представи, класическата теория е трудна за предсказване на формата на фемтосекундната лазерна обработка, механизмът за обработка също е труден за описание, това е екипът повече от 20 години изследвания, за да проучи дилемата, пред която са изправени.
„Трябва да отворите „черната кутия“ за взаимодействие на фемтосекундния лазер и материала, за да разберете напълно механизма за обработка на фемтосекундния лазер.“ - каза Дзян Лан.
При фемтосекундна лазерна обработка, локалните преходни свойства на материала ще се променят драстично, за да проучат тази промяна, Jiang Lan и неговият екип са създали плазмен квантов модел, за да предскажат формата на фемтосекундната лазерна обработка за първи път и успешно прогнозират поредица от важни аномални ефекти. Първоначално академичната общност беше скептична, но тъй като основните предположения и прогнози на модела, предложен от Jiang Lan, бяха широко потвърдени по целия свят, резултатите от изследването постепенно получиха признание.
След проверката на модела все още има нужда от интуитивни наблюдения, които да подкрепят резултатите, т.е. да се „заснеме“ процеса на производство на фемтосекунден лазер. Поради традиционната технология за наблюдение има една перспектива и все още е двуизмерно изображение, не може да улови многоизмерната информация, включена в процеса на фемтосекундна лазерна обработка. Джианг Лан ръководи екипа да разработи квази-триизмерна свръхбърза непрекъсната система от камери, която за първи път реализира панорамно наблюдение в 15 времеви мащаба в процеса на фемтосекундно взаимодействие между лазер и материал.
Със серия от оригинални резултати Jiang Lan се превърна в лидер в областта на изследванията за производство на фемтосекундни лазери. Всъщност, по време на постдокторската си работа, Jiang Lan започва да провежда изследвания върху производството на фемтосекунден лазер. По това време нямаше фемтосекундно лазерно оборудване, финансиране на проекти и лаборатория, разчитайки само на компютър, Jiang Lan започна трудно проучване.
Производството на фемтосекунден лазер включва множество дисциплини като механика, физика, оптика, материали, химия и т.н. За непознатите области Jiang Lan направи пробиви в много дисциплини, различни от механиката, чрез самообучение или консултация със съответните експерти, което също постави основата за следващото изследване.
Характеристиките на фемтосекундните лазери водят до ниска ефективност на обработка, ниско съотношение на дълбочина към диаметър и точност на обработка, по-лоша от границата на дифракция. Друго препятствие за преодоляване е да се намери начин за регулиране на производствения процес на фемтосекундни лазери.
Въз основа на своето прогнозиране на модела, Jiang Lan е пионер в нов принцип и метод за електронно динамично управление на производството, като по този начин реализира контрола на резултатите от обработката.
Jiang Lan накара екипа да провери, докато опипва, и накрая, въз основа на новия принцип на електронно динамично регулиране, ефективността на обработката е увеличена с 56 пъти, съотношението дълбочина към диаметър е увеличено с 260 пъти, така че повтаряща се точност на обработка до 1/14 от дължината на вълната и т.н.
„Всяка по-напреднала технология за обработка, ако остане само на хартия, не може да постигне добра разработка на приложения.“ - каза Дзян Лан.
Въз основа на новите принципи и методи на електронно динамично регулиране, Джианг Лан ръководи екипа да преодолее поредица от затруднения в производството на триизмерни сложни микрофабрики от трудни за машинна обработка материали един след друг, изобретява нови технологии като електронни динамично регулиране на контролни отвори, рязане, нивелиране и гравиране, разработи серия от ново оборудване и пое водеща роля в реализирането на основните инженерни приложения на фемтосекундното лазерно производство и широкомащабни индустриални приложения.
„Добре познатите технологии за изрязване на цял екран на цял екран и други технологии също са една от технологиите, върху които се фокусираме.“ Jiang Lan представи, прилагането на нови принципи за производство на електронна динамична модулация, нови технологии, екипът и предприятието съвместно разработиха фемтосекундна лазерна електронна динамична модулация за рязане / пробиване на ново оборудване, представянето на общото международно водещо ниво.
Лабораторни технологии за индустриални приложения, въпреки че технологичният път е ясен, но все пак трябва да се вземат предвид разходите, практичността и други ограничения. За тази цел екипът на Jiang Lan, заедно с партньорски компании, многократно проверяват процеса и коригират параметрите. „Често накиснати в лабораторията, понякога, за да усъвършенстват определено изпълнение, преди и след цяла година натоварена работа.“ Членът на екипа на Jiang Lan, Hu Jie, професор в Пекинския технологичен институт, припомни.
Справяне с висококачествена обработка на композитни материали, подготовка на нови материали и нови устройства и разработване на високо прецизно производствено оборудване ...... Днес екипът на Jiang Lan, със своята висококачествена и оригинална работа, продължава да отваря сценарии за приложение на лазерното производство. „Научни изследвания, трябва да вършим наистина ценна работа, да правим научни изследвания „на върха на небето“, да не берем зелени плодове.“ Изискванията на Jiang Lan към учителите и учениците на екипа са станали част от културата на отбора.
Преди години лазерното производство беше само третичен клон на областта на машиностроенето, без систематична подкрепа от свързани отдели. Имаше малко изследователи, малко финансиране за научни изследвания, малък индустриален мащаб и разликата беше очевидна в сравнение с напредналото ниво в света.
Джианг Лан осъзна, че за да се навакса изоставането, разчитането само на един или два екипа няма да работи, „за да направим дисциплината по-голяма и по-силна, трябва да обединим научноизследователската общност и индустрията заедно и да работим заедно“.
През 2008 г. Националната природонаучна фондация на Китай посочи областта на високоенергийните лъчи и производството на специални енергийни полета като приоритетна посока на подкрепа, лазерното производство е важен аспект от нея, а Джианг Лан като отговорник за областта . Под ръководството на бивши учени, Джианг Лан е ръководил написването на две части от планирането на зоната на високоенергийния лъч и специалното енергийно поле на Комитета на Фонда в рамките на 12 години, а в областта на лазерното производство той е постигнал определени теоретични резултати.
Джианг Лан накара експертната група да инвестира много време и енергия, за да сортира късите платки на индустриалната верига и да подготви плана за развитие на индустрията, така че да популяризира националните или министерските програми за наука и технологии в областта на лазера производство. Той е ръководил написването на 12 национални средносрочни и дългосрочни планове за развитие на науката и технологиите за лазерно производство и други направления, както и петгодишни планове за наука и технологии на Министерството на науката и технологиите и Комисията на фондацията.
Сред тях, националната ключова програма за научноизследователска и развойна дейност "13-ти петгодишен план" - "добавъчно производство и лазерно производство", обосновката на проекта отне две години и половина. „По това време аз и членовете на експертната група често работим и обсъждаме до ранна сутрин.“ Джианг Лан си спомня.
Повече от 30 тематични дискусии, изследователски посещения в повече от 70 предприятия, писане на милиони думи на аргументационни материали ...... Jiang Lan и експертната група да дадат всичко от себе си. След това специалният достъп до подвижната подкрепа на "14-ия петгодишен план" се превръща в единствената производствена област "изграждане на дълга дъска" от национални ключови специалитети.
Стотици научноизследователски институции, хиляди компании, ангажирани с изследвания, свързани с лазерното производство, имаме различен опит, интерес, как да съберем всички заедно? "Jiang Lan винаги е стоял в страната, позицията за развитие на индустрията за изготвяне на плана и е спечелил признанието на всички." Каза експерт от индустрията.
„В ерата на голямата наука развитието на технологиите не може да разчита на самостоятелни усилия.“ Джианг Лан каза, че все още има много проблеми за решаване в областта на лазерното производство, екипът ще се основава на "четирите ориентирани", обединени с индустрията, академичните среди и изследванията на атакуващата сила и ще се стреми да направи дължимия принос към страната производител, образованието и науката и технологиите.
