中國(guó)粉體網(wǎng)訊 大口徑望遠(yuǎn)鏡為探測(cè)宇宙天體、國(guó)土資源普查、智慧城市建設(shè)、交通設(shè)施監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、公共應(yīng)急衛(wèi)生等領(lǐng)域提供了重要的信息支持。而大口徑反射鏡是大口徑望遠(yuǎn)鏡成像的核心關(guān)鍵部件，大口徑望遠(yuǎn)鏡猶如我們觀察世界的“千里眼”，而大口徑反射鏡好比是“千里眼”的“眼角膜”。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和需求的不斷提升，要求望遠(yuǎn)鏡的分辨率越來越高，這就要求望遠(yuǎn)鏡的口徑越來越大，相應(yīng)的反射鏡的口徑也越來越大，對(duì)反射鏡材料要求更高。從最初的折射式鏡頭的光學(xué)玻璃，到第一代反射式鏡片的鋁合金、銅合金，再到第二代的金屬鈹、ULE、Zerodur，這些材料在力熱性能上或多或少存在短板，后來西方發(fā)達(dá)國(guó)家把目光投向具有優(yōu)異綜合性能的碳化硅陶瓷。與傳統(tǒng)的金屬和玻璃材料相比，由于碳化硅材料具有適中的密度、較高的彈性模量、高度的尺寸穩(wěn)定性、較小的熱膨脹系數(shù)、較強(qiáng)的輻射穩(wěn)定性及良好的光學(xué)加工性能等一系列優(yōu)秀的物理性質(zhì)，目前已經(jīng)成為大尺寸光學(xué)反射鏡的最佳候選材料。
然而，反射鏡口徑越大，光學(xué)材料制備和光學(xué)加工的難度呈幾何級(jí)上升；當(dāng)口徑超過一定量級(jí)時(shí)，會(huì)對(duì)光學(xué)材料和光學(xué)加工均帶來巨大的挑戰(zhàn)。加工一面普通鏡子，尚可要做到平整，對(duì)于對(duì)于反射鏡而言，這一要求更是達(dá)到了極致。
碳化硅材料硬度極高，常見材料中僅次于金剛石，其磨削拋光至納米表面精度難度極大，因此需要通過采用應(yīng)力盤拋光、磁流變拋光等組合加工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)非球面的制造精度、提升加工效率。其中，磁流變具有拋光精度高、材料去除確定性高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)近零亞表面損傷和納米級(jí)精度拋光。美國(guó)QED公司掌握了磁流變的核心技術(shù)，但公開報(bào)道中最大只做到1.8米反射鏡。之后，再無任何更大口徑的反射鏡論文發(fā)表。
4米量級(jí)高精度碳化硅非球面反射鏡
來源：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所經(jīng)過20余年的潛心研究和技術(shù)攻關(guān)，突破了大口徑輕量化碳化硅反射鏡鏡坯制備、大口徑碳化硅非球面反射鏡高效高精度加工與檢測(cè)、大口徑碳化硅非球面反射鏡改性與鍍膜等關(guān)鍵技術(shù)，建立了具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4m量級(jí)輕量化碳化硅非球面反射鏡全鏈路集成制造系統(tǒng)，核心關(guān)鍵技術(shù)、原材料、軟件和設(shè)備完全自主可控，整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，制造完成了口徑4.03m國(guó)際上公開報(bào)道尺寸最大的碳化硅非球面反射鏡，最終面形精度達(dá)到15.2nm RMS，是我國(guó)在大口徑光學(xué)制造領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。
2024年7月9日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在鄭州舉辦“2024高端研磨拋光材料技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所王孝坤主任作《大口徑碳化硅反射鏡高精度制造技術(shù)》的報(bào)告，報(bào)告將對(duì)中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所潛心研究的4m量級(jí)輕量化碳化硅非球面反射鏡的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)大口徑非球面制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和成果推廣與應(yīng)用情況進(jìn)行了評(píng)述。
專家簡(jiǎn)介
王孝坤，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，工學(xué)博士/研究員/博導(dǎo)/主任，從事先進(jìn)光學(xué)制造與測(cè)試技術(shù)研究20余年，承擔(dān)國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目20余項(xiàng)。入選長(zhǎng)白山人才、中科院特聘核心研究員、全國(guó)光學(xué)與光子學(xué)標(biāo)委會(huì)委員、全國(guó)電子信息材料與器件專委會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)先進(jìn)光學(xué)制造專委會(huì)委員、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光學(xué)測(cè)試專委會(huì)委員、科技部/教育部/中科院/吉林省/江蘇省科技專家；擔(dān)任20余種國(guó)內(nèi)外核心期刊的編委或?qū)徃鍖＜遥l(fā)表論文100余篇，申請(qǐng)專利50余項(xiàng)。榮獲了中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)、吉林省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、吉林省專利金獎(jiǎng)、中國(guó)專利獎(jiǎng)和中國(guó)質(zhì)量獎(jiǎng)等10余項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。
來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)、院史天下、中國(guó)科學(xué)報(bào)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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