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科研领域
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科研团队
- 复合材料智能制造与装备团队
- 光电热功能材料与器件团队
- 激光极端制造研究中心
- 高能超声波技术团队
- 精密驱动与智能机器人技术团队
- 计算机视觉技术团队
- 特种飞行器系统工程技术团队
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科研平台
- 创新平台
- 仪器设备
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激光极端制造研究中心成立于2022年6月，由英国皇家工程院院士李琳研究员担任中心主任，国家特聘专家张文武担任常务副主任，下设激光与智能能量场制造工程团队和激光极限制造研究团队。激光极端制造研究中心以面向前沿的工艺技术突破和关键技术攻关等一系列国家重大需求为使命，在激光精密加工工艺与技术方面承担了国家重大专项、中国科学院重点部署项目、中国科学院装备研制、国家自然科学基金、浙江省重点研发计划择优资助、宁波市2025重点项目等多项国家及省部级项目，并申请了200多项专利。中心现有研究人员100余人（其中院士1人，国家人才2人，中国科学院人才3人，浙江省人才3人）。
本团队创建于2012年，以智能能量场制造理论为指引，系统研究极端制造工程学，依托全省航空发动机极端制造技术研究重点实验室，聚焦先进动力及难加工材料激光制造，打通重大领域从设计到工艺到装备到验证的极端制造创新链条。
（一）关键领域极端制造技术
（1）先进气膜孔、超深孔激光加工技术
气膜冷却直接影响航空发动机、燃气轮机的最高工作温度，进而影响系统整体的可靠性、能量效率。本领域研究高温合金、单晶、CMC等先进热端部件复杂异型孔、超深孔的制造工艺，突破五轴联动控制技术，研发高端激光加工装备。
（2）硬脆材料超快激光高速精密加工技术
以金刚石、陶瓷基复合材料（CMC）、石英为代表的硬脆材料三维结构在电子、航发、传感器等领域应用广泛，但由于其高硬度和高脆性，传统加工分辨率不足，且容易出现加工损伤。本领域研究以超快激光为主的硬脆材料高速精密加工技术，解决尺度、质量、效率与成型精度之间的矛盾，研发专用3-5轴装备。团队前期已经在金刚石、CMC加工领域有雄厚积累，承担重要国家项目，实现了超精密器件、大型部件的加工。
（3）随动型激光冲击强化技术
激光冲击强化（LSP）利用激光诱导的等离子体冲击波，对材料表面进行改性，引入残余压应力，提高材料疲劳性能及抗腐蚀能力。团队持续研究高效率激光冲击强化工艺，解决传统侧面送水激光冲击强化工艺中水膜不稳定及能量耦合效率低的问题，仿真、试验结合，推动LSP技术在能源、医疗等领域的大规模工业化应用。团队所发明LSP工艺的工艺效率居国际领先地位。
（4）微织构摩擦减阻技术
微织构对轴承等运动系统具有独特的摩擦减阻作用。团队将激光精密加工用于复杂曲面的摩擦减阻结构加工，建立了复杂曲面微织构摩擦减阻数值仿真方法，突破了复杂曲面微织构激光加工工艺，取得了显著的摩擦减阻效应。
（二）多能场复合智能制造技术
多能场复合智能制造是团队长期坚持的工艺方向，通过主办多届全国学术会议，国内外影响力显著。团队探索多能场融合及多能场与智能结合的规律，精益性解决制造效率、精度、尺度、智能之间的矛盾，持续拓展工艺极限。
（1）复合材料水助激光加工技术
碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）是航空航天领域重要的轻量化材料，其高效率、大尺度、低损伤加工是国际难题。团队长期研究CFRP材料及其他复合材料的水助激光加工技术，研发水导激光加工头，干式、水导复合，在大飞机CFRP结构件低损伤加工领域取得国际领先的成果，荣获中国激光界金耀奖新技术金奖。
（2）激光与管电极电解复合加工技术
激光打孔深度能力有限，很难完全消除热影响。团队将液核光纤激光传输与电解加工结合，实现了介入式激光加工，用激光快速去除中心材料，用管电极电解消除激光加工的热影响和锥度，相对理想地解决了传统激光加工大深度孔加工难题。本技术为团队原创技术，加工效率居世界领先地位，应用在不断扩展。
（三）特种光学及颠覆性工程技术领域
为推动颠覆性创新，团队坚持对特种光学的跟踪与研究，以及新原理动力技术的研究，仿真与试验结合，推动新型气动热力技术的自主仿真与试验验证平台建设；面向未来交通，突破长时间燃烧连续爆轰发动机技术；尝试建立基于新光子假说的新电磁学理论体系，推动新原理超高分辨率多维激光加工技术发展。
（1）连续爆轰发动机设计与制造技术
相对传统的航空发动机，连续爆轰发动机将超声速激波与燃烧耦合，压强提高15倍以上，燃油效率更高，结构相对简单，重量可以大幅降低，是跨音速飞行的未来型动力技术。团队对连续爆轰发动机进行了技术革新，推动该类发动机的长时间、高可靠性、大推力发展，仿真与试验结合，已经取得了国内领先的点火时间，建立了气动热力试验平台。
（2）新光学原理及激光微纳加工技术研究
团队积极跟踪光学领域的新技术和新原理，包括对光学本质的理论研究和试验验证研究。相关研究旨在推动激光超精密并行加工技术的进步，突破微纳器件制造的技术瓶颈。团队已经在微纳菲涅尔透镜并行制造、大面积微纳米结构激光直写领域取得系列成果。
（一）高效激光宏观加工
（1）面向极端环境应用，研究基于AI的多材料打印，发展多材料增材制造研究；基于AI成分计算，原位增材制造超高熔点金属陶瓷材料，打破单一材料限制，首次实现超声送粉3D多材料功能梯度结构激光增材制造；
（2）该研究方向主要研究微群孔高效加工，发展激光复合制孔研究；首创特种涂层技术及激光+电火花加工（EDM）复合打孔工艺方法，解决了高速打孔溅射粘接难题，实现高速复合钻孔；
（3）面向涉海环境应用，发展激光深熔焊、激光电弧复合焊等激光厚板焊接研究；解决了钛合金大厚板制造工艺理论及性能评估的关键难题；提出了基于断裂力学与多元失效判据相融合的结构使役安全评估方法，有效提升激光焊接构件在极端使役环境下的安全评估精准性。
（二）跨尺度激光微纳加工
（1）面向复合材料应用，发展超强飞秒激光加工研究；
（2）面向半导体应用，发展红外激光纵波场加工技术及装备研究；采用“激光纵波”方法，突破衍射极限（400nm），实现10nm精度的超精密加工；
（3）面向消费电子产品应用，发展高效群孔巨量加工技术及装备研究；提出了基于“远场光场调控+近场微球变焦” 的宏微互联加工方法，解决了宏观调控实现微纳尺度加工的难题。
（三）新材料制备及表面工程
（1）面向新能源领域应用，发展原子级材料激光高速制备技术研究；在国际上首次提出并实现了激光固相合成贵金属Pt单原子催化剂，提出并实现了激光固相合成非贵金属（M-N4-C)单原子催化剂，采用激光一步法合成NiFeCoMnCr高熵合金纳米颗粒/碳基载体等，作为高活性，高稳定性电催化剂,用于水解制氢、氢燃料电池等应用；
（2）面向国家重大需求的功能材料，发展功能超材料设计制造；通过精确控制激光石墨化过程中的晶粒尺寸，实现了从75到1310欧姆/平方的极宽阻抗控制，薄膜电阻误差控制5%以内，超材料整体在整体厚度仅为15.5 mm的情况下实现了有史以来报道的最宽相对带宽(180%)；
（3）该研究方向主要研究轻质材料绿色清洗技术；首次成功实现对大面积钛合金航空航天部件的激光高效表面清洁，有效解决激光清洗过程中的氧化及损伤问题。
中心已建成全省航空发动机极端制造技术研究重点实验室和宁波市激光精密制造重点实验室，已形成激光微纳制造、激光表面强化、激光增减材制造、激光合成新材料等多个实验平台。拥有先进大型科研仪器设备总值5000余万元，拥有Ansoft、Ansys、Matlab/Simulink、Adams等价值1000万元的仿真平台，为中心在激光加工领域开展基础科学研究提供了坚实的保障。
近五年来，中心主持/参与科研项目51项，其中国家级项目10项、省部级项目12项、宁波市及横向项目29项。
| 序号 | 项目名称 | 项目类别 |
| 1 | 涡轮叶片复杂异型气膜孔智能化激光加工关键技术研究 | 国家自然科学基金浙江两化融合重点项目 |
| 2 | 高压水-气缩流传导大功率激光加工多场耦合机理与关键技术研究 | 国家自然科学基金青年科学基金项目 |
| 3 | 离散化工程陶瓷高效低损伤超声辅助铣削基础理论与关键技术研究 | 国家自然科学基金青年科学基金项目 |
| 4 | 基于激光与管电极电解同步复合（Laser-STEM）的低损伤大深度小孔加工技术基础研究 | 国家自然科学基金青年科学基金项目 |
| 5 | 碳纳米管复合增韧难熔高熵合金的激光增材制造及其强韧化机理研究 | 国家自然科学基金青年科学基金项目 |
| 6 | 航空发动机叶片先进气膜冷却技术 | 中科院重点部署项目 |
| 7 | 航空发动机涡轮叶片复杂异型孔激光加工系统 | 中科院院装备研制项目 |
| 8 | 五轴激光精密加工系统的研发及应用推广 | 中科院STS项目 |
| 9 | 轻型发动机用CFRP水导激光精密加工机理与损伤抑制研究 | 中科院创先研究院自主部署基金项目 |
| 10 | 航空发动机涡轮叶片复杂异型气膜孔激光加工工艺与装备技术 | 浙江省重点研发计划 |
近五年来，中心共发表学术论文132篇，其中SCI/EI收录109篇；申请专利94项，其中国际专利16项、发明专利65项，授权专利89项。
发表的部分代表性论文
| 序号 | 论文题目 | 期刊名称 |
| 1 | Laser Direct Joining of CFRTP and Aluminium Alloy with a Hybrid Surface Pre-treating Method | Composites Part B |
| 2 | Dynamic Structural Color Display Based on Femtosecond Laser Variable Polarization Processing | Advanced Materials Interfaces |
| 3 | Effects of Laser Polishing on Surface Morphology and Mechanical Properties of Additive Manufactured TiAl Components | Journal of Manufacturing Processes |
| 4 | Experimental Study on CFRP Drilling with the Picosecond Laser “Double Rotation” Cutting Technique | Optics and Laser Technology |
| 5 | Surface Microfabrication using Coaxial Waterjet Assisted Laser-induced Plasma Micromachining | Optics and Laser Technology |
| 6 | The Cutting Process and Damage Mechanism of Large Thickness CFRP Based on Water Jet Guided Laser Processing | Optics and Laser Technology |
| 7 | Variable Focus Convex Microlens Array on K9 Glass Substrate Based on Femtosecond Laser Processing and Hot Embossing Lithography | Optics Letters |
| 8 | Fabrication of Microgrooves by Synchronous Hybrid Laser and Shaped Tube Electrochemical Milling | Materials |
| 9 | Effects of Isothermal Oxidation on Microstructure and Mechanical Properties of Thermal Barrier Coatings | Ceramics International |
| 10 | Laser Beam Welding of AlCoCrFeNi2.1 Eutectic High-entropy Alloy | Materials Letters |
申请/授权的部分重要专利
| 序号 | 专利名称 | 类别 | 申请号 |
| 1 | 三维微细金属结构增材的制造方法及其制造装置 | 发明 | ZL201711136271.X |
| 2 | 一种高精度激光加工装置与系统 | 发明 | ZL201711463636.X |
| 3 | 旋转式激光加工装置及其应用、激光加工系统及方法 | 发明 | ZL 201810390447.2 |
| 4 | 正交式双转台基座可转动数控夹具系统及其调控方法 | 发明 | ZL201811621073.7 |
| 5 | 针对工件表面的激光冲击强化装置及激光冲击强化处理方法 | 国际 | EP3064600B1 |
