在灯丝上“跳舞” ，他要让昆虫机器人从科幻“爬”进实际

凭仗一台微束“电子枪”，让电子在灯丝上“跳舞”，郑州航空工业管理学院资料学院教授曾凡光在“挑战杯”全国大学生竞赛中，辅导学生摘得一等奖桂冠，现在这一技能与配套配备在全球规模也属空白。

年轻时学习物理专业，却带着学生在资料学赛道上蹚出一条新路子。行将迈入花甲之年的曾凡光还有一个愿望，“把团队带出来，让微束电子枪完结工业化使用， 提前完结资料—器材—配备全链条立异。”

这把枪终究有啥大用处？

曾凡光口中的电子枪，并非一把“真枪”，而是以电子为“子弹”的电子发射枪。灯丝便是这把枪的“枪管”，电子从这儿动身，便会随电场和磁场的控制而“翩然起舞”。那么，这把枪详细用在哪里？

“你知道昆虫标准等级的微型机器人吗？它是由许多介观标准（10^-4～10^-6m）杂乱金属微零件组成的，‘微零件’是不是听起来就很小，特别不容易制作？”曾凡光笑着问道。

据他泄漏，现在，我国在高端真空电子设备，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜等灯丝资料和灯丝器材方面严峻依靠进口，存在潜在的卡脖子危险。

怎样才能制作出厘米级或陆地昆虫等级的机器人，在比如非结构性或狭隘空间中进行检查、勘探及灾后搜救？曾凡光说，精细金属微结构或微零件，是先决条件之一，特别是介于微观标准和微观标准之间的介观标准（亚微米—亚毫米）细小金属零件。

经过多年研讨，曾凡光发现，在现有的制作技能中，最有期望处理这一难题的技能，是选用高能量密度电子微束，对金属微粉进行图形化熔融的电子微束3D打印技能，以微零件的结构切片图形数据为根底，以高能量密度的电子微束对金属微粉进行逐层图形化熔融，终究完结金属杂乱微零件的增材微制作。

“根据上述考虑，经过重复证明，咱们团队教师带着学生在灯丝资料上寻求打破，再以要害资料立异促进中心器材立异。”曾凡光欢喜地说，微束电子枪就这样应运而生。

得奖后他看到学生眼含泪花

在第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技著作竞赛中，曾凡光和团队辅导学生取得一等奖的著作正是《面向杂乱金属微零件增材微制作使用的微束电子枪》。

大赛期间，有两件事让曾凡光回忆深入。

现有的电子枪灯丝首要选用六硼化镧和钨丝，但因为发射面标准较大，无法完结小的电子束斑。团队成员们想象，假如改用试验室自制备的准微观碳纤维，这一资料具有准微观标准和完美曲率半径的半球状发射面，刚好契合增材微制作的要求。

曾凡光精于科研，特别是电子源资料与器材及其使用范畴的研讨工作。他深知科研进程的困难与取得成果的不易，将多年阅历对学生们倾囊相授。

在曾凡光的耐性辅导下，经过一轮又一轮的试验，参赛团队终究使用物理空间限域效应和控制变量法，制备出了形状完美的准微观碳纤维。

暑假里的郑州，气温高达40℃，热浪袭人，团队成员却在试验室里做着1000℃的灯丝成长试验。终究，他们完结了准微观碳纤维灯丝资料的可控制备，然后完结了微束电子枪的研制与测验。

曾凡光说，在做微束电子枪的时分，学生们还需求先把灯丝资料变成灯丝器材，要把比头发丝还要细得多的资料穿进外径只要0.3毫米的铜管中，再把铜管压接到刚好与灯丝资料构成牢靠电衔接的程度。

“因为这是一个全新的器材，市面上没有专用工具可用，需求手动操作，只能凭借显微镜和放大镜来辅佐操作，学生们的畏难情绪可想而知。”提及这段阅历，曾凡光满是疼爱。

在曾凡光和其他团队教师们的鼓舞、演示下，同学们练就了一手操作细小物体的熟练技巧。“现在，大部分学生都能独立完结灯丝器材的制作。这极大培育了他们精雕细镂的工匠精力、知难而进的坚强毅力，这是讲多少节课都换不来的前进。”曾凡光慨叹道。

从院赛到国赛，从郑航到决赛现场。竞赛完结后，曾凡光正带着参赛学生在贵阳邻近研学时，传来了参赛著作取得一等奖的音讯，“听到学生们的尖叫，看到他们眼含泪光的欢呼雀跃，那一刻，我知道他们已悄然发生了蜕变。”

让这台“枪”完结工业化使用

谈及项目的研制价值，曾凡光说，“根据微束电子枪，有望开宣布电子束增材微制作体系，然后完结杂乱金属微零件的增材微制作”。

关于微束电子枪未来的开展，曾凡光也有明晰的展望，他说：“接下来，咱们将要点推进微束电子枪的使用研讨，推进微束电子枪由试验室产品向工业化使用的转化，优化晋级产品质量和功能。”

一起，他还期望，以微束电子枪为根底，开发专用电子光学体系和专用电源体系，尽早完结金属零件微纳加工配备所需的中心部件的开发，力求提前完结资料—器材—配备的跃升。

培育学生依然是重中之重，曾凡光想让更多学生融入研制渠道。“经过精心培育，必定会有更多学生成为既把握资料学常识，又具有真空电子技能使用才能的复合型立异人才，成为我国相关职业的先进资料和高端配备范畴稀少难得的专业技能人才。”曾凡光满怀信心地说。