科创中国

本项目在国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题、国家“863”计划专题课题、国家自然科学基金、武器装备预研基金的支持下，科研团队在国内率先开展了非接触式大气等离子体抛光工艺与装备的关键技术攻关。目前，利用量子化学计算的方法，开展了大气等离子体抛光过程中的高效材料去除机理和超光滑表面形成机理研究，揭示了超光滑表面形成的微观过程，为大气等离子体加工提供理论指导，并在此基础上开展了相关工艺研究；同时，已经突破了不同放电方式大气等离子体发生装置设计，加工过程监控等关键技术，研发了大气等离子体化学加工装置（原理样机），并研制成功了国内第一台五轴联动的 CCP 大气等离子体微细加工设备，国内第一台五轴混联式大口径光学零件大气等离子体化学加工设备（已交付中国工程物理研究院）。

本项目的主要技术指标如下：1、针对熔石英材料，可以达到 0.1~30mm3/min 的去除效率;2、小口径元件(直径 100mm 的熔石英)上达到表面粗糙度优于 1nm(RMS);3、非接触式大气等离子体抛光机床的技术指标:(1)五轴联动功能;(2)定位精度:X轴15μm，Y轴15μm，Z轴15μm;重复定位精度:X轴7um，Y轴7um，z轴7um:偏摆轴(B 轴)和旋转轴(C轴):B 轴范围+45°:C轴范围+360°;偏摆轴旋转精度:+larcmin。本项目围绕非接触式大气等离子体抛光形成了一系列专利，如：大口径光学零件的大气等离子体加工方法适用于大口径非球面光学零件的大气等离子体加工装置同轴放电模式的大气等离子体发生装置一种大气等离子体射流加工对刀装置一种带有保护气体大气等离子体发生装置本项目能针对高质量光学表面的超精密加工中存在的问题，利用大气等离子体激发大量高活性的反应原子，通过反应原子与工件表面原子间的化学反应实现材料的去处，避免了表层或亚表层损失。

大气压等离子体技术是当前等离子体应用领域中的前沿问题。一直以来,实现光学零件的高效、超精密加工都是困扰科技工作者的世界性难题,最近几年,国际上提出了大气压等离子体抛光(APPP-Atmosphere Pressure Plasma Polishing)的加工方法,因其特殊的加工机理,可以实现材料表面原子量级化学去除,能够获得极低的表面粗糙度,加工后不会对工件表层及亚表层造成损伤,并且较以往的非接触抛光加工具有更高的加工速度,其应用前景十分可观。目前,国外已有学者开始对大气压等离子体抛光技术进行研究,国内的相关研究也已经开展,但尚处于起步阶段,还存在许多问题需要解决。本文围绕大气压等离子体抛光工艺仿真和大气压等离子体抛光系统设计等问题对大气压等离子体抛光技术进行了初步研究。 本项目“非接触式大气等离子体抛光技术与装备”面向航空航天及兵器工业中所需的碳化硅反射镜、惯性约束核聚变工程中的大口径融石英自由曲面光学镜片、民用市场中硅片、碳化硅等材料超精密级的光学加工需求，国内行业需求迫切、未来增长趋势明显。

本项目负责人王波，男，哈尔滨工业大学精密工程研究所教授。研究方向为等离子体抛光技术、微制造技术、数控及超精密运动控制技术。在研数控机床国家重大专项课题三项、国家自然科学基金面上项目一项；近些年完成863项目、总装预研项目、国防基础预研项目、国家自然科学基金面上项目。发表学术论文40余篇，申报发明专利40余项，培养博士、硕士研究生30余名。主要研究领域：大气等离子体化学加工技术在国内率先开展了大气等离子体化学加工技术的研究。针对航空航天及兵器工业中所需的碳化硅反射镜和惯性约束核聚变工程中的大口径融石英自由曲面光学镜片等的加工中普遍存在的效率低、精度差、表面质量难以保证等技术难题，利用等离子体化学反应的原理来实现硬脆难加工光学材料的高效、无损伤加工，是国际光学加工领域的一个研究热点。目前，已经突破了不同放电方式大气等离子体发生装置设计、加工过程监控等关键技术。同时，利用量子化学计算的方法，开展了大气等离子体抛光过程中的高效材料去除机理和超光滑表面形成机理研究，揭示了超光滑表面形成的微观过程，为大气等离子体加工提供理论指导，并在此基础上开展了相关工艺研究。

目前，“非接触式大气等离子体抛光工艺与装备”相关技术已经进入实用化阶段。该项技术为国内首创的自主研发技术，技术优势明显，相关行业需求迫切，市场前景良好。获得一定量的资金和配套场地、技术人员，采用关键核心部件自行生产、非关键核心部件外委加工的生产方式，可以快速实现该技术的商品化和产业化。

合作开发，技术转让，技术许可和技术入股均可。合作意向方联系哈尔滨工业大学科工院。