原子精度制造新原理和新方法

张振宇1，李琳2，巨阳3，陈云飞4，许剑锋5，闫永达6，徐飞飞7，周天丰8，段辉高9，黄志权10,11，徐凯臣3，朱吴乐3，彭小强12，邓辉13，司伟4，王吉2，王金石14，吕鹏14，冯俊元15（1.大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心；3.浙江大学机械工程学院；4.东南大学机械工程学院；5.华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室；6.哈尔滨工业大学精密工程研究所；7.中国工程物理研究院机械制造工艺研究所；8.北京理工大学机械与车辆学院；9.湖南大学机械与运载工程学院；10.国家自然科学基金委员会工程与材料科学部；11.太原科技大学机械工程学院；12.国防科技大学智能科学学院；13.南方科技大学机械工学院；14.天津大学精密仪器与光电子工程学院；15.杭州电子科技大学机械工程学院）

摘要：目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法。本文归纳并提出了目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议。

关键词：原子精度制造;原子级切削;原子有序排布;表面能弱化加工;超光学衍射极限加工