走近河南科技“尖兵”丨“金刚钻”刻写创新诗篇

  “把‘仰望星空’和‘脚踏实地’有机融合，加速开展从‘0’到‘100’的系列研究，满足国家重大战略需要，打通超硬材料产业高水平发展之路。”

  想象一下，如何在米粒般大小的一颗金刚砂上刻一首古诗？这大致就等于对硬脆功能阵列元件进行精密加工的难度。

  日前荣获河南省科学技术进步奖一等奖的“硬脆功能阵列元件精密加工用高性能超硬磨具关键技术及应用”项目，就是要为实现这类精密加工造出一支超薄、超尖、超硬的“金刚钻”。

  硬脆功能阵列元件，指的是用石英、碳化硅（俗称“金刚砂”）和蓝宝石等高硬高脆材料加工成的微小元器件，比如光纤通信中必不可少的光分路器、无人驾驶中的激光雷达测距部件、生物医疗中的微流控芯片……由于其应用领域广，需求数量大，是关乎国民经济命脉的关键基础元器件。

  加工这类元件，一定要使用高精度的金刚石仿形磨具。“做一块合格的光分路器，需要在长度不到1厘米的石英材料上磨削出100多道极细的槽，正负偏差不能超过0.5微米。”1月16日，项目主要完成人、高性能工具全国重点实验室副主任黎克楠和记者说，磨具的加工精度直接决定光纤传输质量，“石英不仅硬度高，还特别脆，一道刻槽损伤即意味着整个元件报废。实现这种高精度、高一致性的低损加工，是研制高质量磨具需要突破的关键技术瓶颈。”

  过去，高精度金刚石仿形磨具的核心材料和精密制造技术长期被国外封锁，成为限制光纤通信、无人驾驶等多个国家重点行业发展的“卡脖子”难题，亟待解决。自2011年起，以郑州磨料磨具磨削研究所有限公司为主要完成单位的项目组，组建研发团队开展技术攻关，展开了这一自主创新诗篇的创作，奋笔疾书。

  “刚开始项目组缺少试验设备，为了不影响别的产品生产交货，只能晚上搞科研。当时公司刚搬到郑州高新区，周围都是玉米地，我们深夜骑自行车回家，经常带上手电筒壮胆。”黎克楠追忆往昔，经历了将近2年的“夜行军”，项目组从在黑暗中摸索攻关，到自主创新开辟出一片新天地，终于使产品首次得到客户认可。2014年起，项目产品开始了产业化批量生产。

  历时10余年，项目组与高校院所、上下游应用单位密切合作，通过产学研用协同攻关，在材料、制造、应用3大方面突破了一系列制造与应用关键技术，开发出了V形、弧形、矩形3大类多个系列的高精度高性能仿形超硬磨具，形成80余项知识产权成果，制定了多项超硬磨具国家和行业标准，实现了技术的完全自主可控。

  “过去，国外卖给我们一个光纤阵列器件约30元。等咱们的项目产品产出，很快就把价格降到了几角钱。”黎克楠自豪地介绍，这使得我国光纤通信器件综合成本降低80%，助推我国成为全世界最大光纤阵列元件制造国。

  目前，项目组研发的磨具已推广应用至100余家有名的公司，涵盖光纤通信、光芯片、航空航天等重点领域。更让项目组欣喜的是，我省已制定《培育壮大超硬材料产业链三年行动方案》，开始全力推动河南省“超硬材料新高地”建设，极大地激发了平台、载体、人才、资金等创新要素。

  “我们下一步要做的，就是联合行业上下游，通过企业和高校院所紧密结合，把‘仰望星空’和‘脚踏实地’有机融合，加速开展从‘0’到‘100’的系列研究，满足国家重大战略需要，打通超硬材料产业高水平发展之路。”黎克楠表示。

  要尽快完成从“追赶者”向“引领者”的转变，把高性能工具全国重点实验室打造成超硬材料产业科学技术创新国际策源地，掌握更多超硬材料产业关键领域科技命脉……展望新征程，黎克楠和团队斗志昂扬。（记者 尹江勇）