雒建斌：《实现材料表面原子尺度可控去除的三点建议》
作者：雒建斌（中国科学院院士，清华大学机械工程学院教授）
我国是制造大国，机械装备使用过程会产生摩擦，摩擦现象发生时往往伴随磨损。摩擦、磨损会加大能源消耗，给设备、器件、材料带来损失。党的二十大报告提出，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。通过摩擦学领域的科研攻关，降低摩擦系数，可以有效减少磨损，是推动制造业高端化、绿色化发展的重要途径之一。降低运动摩擦能耗、提高精度、减少噪音、延长寿命是摩擦学界乃至材料学界的一大难题。微观磨损不仅是微/纳机电系统应用中的关键问题，而且是纳米制造的共性基础问题。当前微观磨损研究注重材料磨损性能的表征，缺乏对原子级材料去除机理的深刻认识。
围绕材料表面原子尺度可控去除展开的研究和成果，有助于探明外界能量与固体材料原子级去除之间的映射关系，揭示材料微观去除过程中的机械化学耦合作用机制，实现超精密表面的极限精度加工，有助于推动微/纳机电系统的实用化进程。例如在化学机械抛光过程中，如何实现原子级光滑表面制造是一个难题，其中一个方面就是可否实现原子级材料可控去除。
为加快实现技术突破，有以下建议：
一是在立项方面。建议设置基础和应用研究型项目，涵盖培育、重点和重大等项目，申报项目时需要跨学科跨专业申报，应用研究型项目要有企业参与；项目结题要求有企业批量应用。建议国家相关部门出台针对性的发展规划，重点布局原子尺度下的理论研究立项，尤其是基于量子力学的材料特性相关理论方法研究。同时也要兼顾探索现有高精度高通量工艺方法拓展到原子级可控去除的可能性，注重工艺机理研究和现有高精度工艺方法的交叉融合。建议设立面向界面原子尺度调控基础研究、原子级制造技术开发、重大需求与经济战场工程应用的集成攻关大平台，集成多学科高校院所以及企业等多种力量，在原子级界面调控机制、成形缺陷率控制方法等方面加强研究，为加工装备提供基础前沿技术支撑与共性关键技术突破，实现多场耦合的异质材料局部以及全局的化学机械抛光，二维材料的可控纳米结构加工，超长精密测量光栅、波导显示光栅、光学超表面透镜等重大关键技术和基础元件的创新制造，打造从界面原子尺度调控机制、原创性原子级加工技术到纳米元件工程应用创新链。
二是在人才培养方面，设置战略科学家，老中青合理搭配，特别是加强青年科学家的参与。以若干典型器件为突破口，成立专门研究团队，开展典型器件制造技术研究，在不断研究中提升核心部件原子尺度制造技术的成熟度。
三是支持国产化装备应用。在微纳系统建设、大科学装置建设等过程中，支持国产化制造装备、检测仪器的推广应用，拓展国产化加工、检测技术的应用推广范围，促进国产化制造装备与仪器水平的提升。建议对芯片热管理等共性瓶颈问题开展基础研究，促进原始创新。以国家重大微纳系统需求为牵引，支持围绕集成电路和光学器件系统建设亟待解决的高精度、高性能原子级制造基础问题研究，开展超精密表面原子尺度制造基础研究，提升我国原子级制造技术创新能力，为国家原子级加工制造提供理论和关键技术支撑。
作者介绍：
雒建斌：中国科学院院士、发展中国家世界科学院院士，清华大学机械工程学院教授、博士生导师，清华大学学术委员会副主任、高端装备界面科学与技术全国重点实验室主任，清华天津装备院名誉院长兼首席科学家，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。兼任国际摩擦学理事会副主席、国际机构学与机器科学联合会摩擦学技术委员会主席；曾担任两届973项目首席，国家自然科学基金创新群体负责人，摩擦学分会主任委员。曾任清华大学机械工程学院院长，清华大学天津高端装备研究院院长。雒建斌院士长期从事纳米摩擦学和纳米制造研究，研制出纳米级润滑膜厚度测量仪，“973计划”项目首席科学家，国家自然科学基金重大仪器专项、重大项目和创新群体项目负责人；授权国家发明专利20余件；出版英文专著1部，参编英文专著1部，翻译英文专著1部；发表和合作发表论文250余篇，SCI收录150余篇，他引2000余次；在国际学术会议上做特邀报告20余次，其中Plenary和Keynote报告13次。曾获国家发明三等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖和省部级科技奖7项、美国STLE国际奖、陈嘉庚科学奖。
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