创新接地气“大西瓜”造“尺子”

    来自广东工业大学的大西瓜微纳创新团队，正在制造一把“尺子”。

    这把“尺子”很特别，它的刻度是纳米或微米，可以测量很小的东西。它被称作光栅尺，大西瓜微纳创新团队负责人梁烽介绍，光栅尺是数控装置的精密位移检测工具。

    “例如一个手表，齿轮非常小，加工比较粗糙的话就不准了。这时候需要用精度更高的装置加工，而光栅尺是其中非常重要的工具之一。”梁烽进一步介绍光栅尺的重要性，“它衡量着国家工业制造水平的高低”。

    遗憾的是，目前国内光栅尺的制造水平普遍低于美国、德国等工业强国。以其中一个衡量指标为例，国内光栅尺栅线距离为10μm，但国外的为1μm，仅仅是国内的十分之一。大西瓜团队用一种创新方法，大大提高国内光栅尺制造水平，打破国外技术垄断。

    “我们运用近场直写的工艺来制造光栅尺。”梁烽说，利用这种创新方法，制造出的光栅尺栅线距离可以达到5μm，栅线直径与国外持平，总体制造水平优于国内。

    相比机械刻画和激光刻画两种常规的制造光栅尺的方法，近场直写的工艺有着明显优势。机械刻画，即使精确度再高，也难以避免机械振动。这样一来，刻画的“刀”也跟着振动，刻出的不准确的直线称为鬼线，鬼线会影响读数头读数。

    同样的，激光刻画也会妨碍读数。激光是一个点一个点刻画，一条线由无数个点组成。就像用刀尖一个点一个点刻线，这条直线就会产生毛刺，影响读数头捕捉数据，产生误差。由此可见，制造光栅尺的工艺极为苛刻。

    由团队独创的近场直写的方法则另辟蹊径。梁烽描述，有别于刻画线，团队直接把线放在尺子上。“把线一根一根放在玻璃板上，距离相等，排列均匀，然后成为尺子”。

    听起来简单，做起来难。为了保证创新方法成功，团队特地设计了一套硬件系统和软件系统。“独创的复合电场喷头及其闭环系统，是硬件支持；基于四轴微动平台加工装置的数控系统，是软件支持。”梁烽介绍，硬件和软件的创新为新工艺制造光栅尺提供了可行性基础。

    硬件和软件的创新显示了成效——硬件保证了产出的线的直度，“软件保证线放的时候有规律，不能歪着放”。

    “软件系统是最难的。”梁烽说，“整个软件都是团队自己做，不断试错，前前后后做了一年多，从无到有。”

    大西瓜团队作品的优势还在于，制作成本更低。梁烽算了一笔账，用团队的方法来制造光栅尺，制作成本约为国内光栅尺制造成本的二分之一，为国外制造成本的四分之一。

    令人惊讶的是，这项媲美国外先进水平的创新工艺，是“突发奇想的惊喜”。

    大西瓜微纳创新团队由本科生组成，许多成员刚进队时和梁烽一样，都是“学术小白”。梁烽还记得，在师兄的带领下，团队研读许多专业论文和书籍，在每星期的讨论会上进行思想风暴，互相启发。

    在梁烽读大二时的一次讨论会上，有人突发奇想：或许可以利用近场直写这种工艺来制造微纳纤维，而这种微纳纤维可以应用在制造光栅尺领域。从突发奇想，到反复试验，再到产品成形，大西瓜团队完成了一次从量变到质变的创新过程。

    目前，团队已和相关机构签订合作开发合同，已经与企业合作装置整机生产测试。团队共申请专利9份，其中4份已经授权，另外发表论文7篇。

    在今年的挑战杯广东省赛中，大西瓜团队的《基于近场直写微纳喷印的沉积工艺及其装置》获特等奖，顺利迈进国赛。“我们正在进一步完善项目，在国赛中更好地展示作品。”梁烽说。

    研究的是高大上的课题，团队却取了“大西瓜”这样接地气又可爱的名字。梁烽说，“我们每个人都是从‘小白’一步步学起，只要肯努力，总会有惊喜。同时，我们也想警示自己，创新也要接地气”。