前言:回顾等离子体技术的发展进程,从19世纪末气体放电研究的萌芽,到20世纪量子力学赋能下的认知深化,再到21世纪材料科学与电子技术推动放电装置向纳秒级时间、微米级尺度、高可靠性的方向转型,等离子体技术的发展轨迹,始终镌刻着人类探索微观世界、赋能产业升级的执着追求。但等离子体工业应用过程中的设备成本过高、核心技术瓶颈等问题始终制约着其大规模普及,这也成为众多科研工作者攻坚的核心方向。
2014年,开启博士研究生生涯的崔伟胜正式踏上了等离子体技术的科研之路。博士期间,他的主要研究方向为等离子体技术在航空航天领域的应用,参与了“真空放电金属等离子体推进器的等离子体特性和推进性能研究”等项目的研究。博士毕业后,他将更多的目光聚焦于等离子体技术在工业领域应用的技术突破方面。面对长期制约等离子体技术产业化应用的核心技术难题,崔伟胜的研究成果带来了破局之道。
2021年11月,崔伟胜进入清华大学深圳国际研究生院开展博士后研究工作。其间,他以项目负责人的身份主持了课题“基于DBD冷等离子体的Ti3C2TX表面特性优化研究”。在对大气压冷等离子体的生成特性的研究过程中,崔伟胜实现了重大的技术突破——发明了一种离子注入装置和方法,以及一种离子注入剂量测量方法。这两项技术不仅可大幅降低应用于高分子材料的离子注入设备的成本,还攻克了离子注入技术中离子数量控制难的行业痛点,为等离子体离子注入技术在高分子材料领域的产业化落地提供强大的驱动力。
传统离子注入方式——束线离子注入与等离子体浸没离子注入,或受限于非平面样品处理困难、设备成本高昂,或困于能量利用率低、易损伤样品结构,难以满足高分子材料工业加工的多样化需求。崔伟胜提出的离子注入装置和方法,基于低温等离子体的非浸没式注入方式,利用等离子体双极扩散原理,将等离子体中的正离子引入加速电场,完成离子注入。这种注入方式实现了等离子体生成区和注入区的物理隔离,避免了等离子体对被处理样品的表面产生物理刻蚀损伤,还可通过定制化电极结构解决非平面样品离子注入不均匀的问题,并且无需特殊电源与电流实时诊断装置,有效解决原有离子注入技术复杂、成本高等问题。而另一项技术成果——一种离子注入剂量测量方法,摒弃了传统测量技术依赖多参数实时计算的复杂模式,通过电学参数与设备结构参数即可精准获取注入剂量、最大注入能量与深度,不仅提升了测量精度与效率,更为等离子体技术的产业化应用提供了可靠的质量控制方案。
这两项核心技术的突破,不仅是等离子体领域的技术革新,更将撬动上下游产业的链式反应。在高端材料制备领域,低成本、高精度的离子注入技术可以让新型功能材料的规模化生产成为可能,为新能源、航空航天等战略性新兴产业提供核心材料支撑;在精密电子元件加工领域,温和高效的表面调控技术将助力电子器件性能升级,进而推动电子信息产业向高端化、精细化方向迈进。技术成本的降低与应用场景的拓展,让等离子体技术具备了突破“小众化”应用局限、迈向赋能千行百业规模化发展新阶段的可能性,为产业结构优化升级注入了强劲动力。
从实验室的潜心钻研到关键技术的突破,从专利成果的积累到产业应用的推动,崔伟胜用十余年的坚守与创新,为等离子体技术的发展注入了新动能。在技术创新驱动产业高质量发展的今天,像崔伟胜这样聚焦核心技术、深耕细分领域的科研工作者,正成为推动产业升级、融合科技与经济的重要力量。
钱涛
