原標題：面向未來 穩(wěn)步發(fā)展
2月24日至26日，2024（第一屆）原子級制造論壇在北京舉辦。論壇由南京大學、浙江大學、清華大學、北京航空航天大學、西南交通大學等18家單位主辦，來自中國科學院、高校、行業(yè)主管部門、產(chǎn)業(yè)界、投資界的400余位代表出席會議。
原子級制造究竟是什么？為何吸引了這么多專家學者的目光？
逼近理論極限性能的變革性制造技術(shù)
南京大學教授宋鳳麒介紹，原子級制造是將能量聚焦于物質(zhì)世界的基本單元——原子或定量基元，實施規(guī)?；珳什倏?，實現(xiàn)原子尺度結(jié)構(gòu)或原子精度加工，賦能產(chǎn)品獲得逼近理論極限性能的一種變革性制造技術(shù)。
這一概念大概于20世紀中期提出，20世紀90年代開始發(fā)展，隨著納米科技的興起,很快就成為世界主要國家競相布局的戰(zhàn)略高地?！斑@讓人們對未來制造業(yè)的發(fā)展有了更多期許?！彼硒P麒說，“原子級制造瞄準未來技術(shù)，致力于將物質(zhì)結(jié)構(gòu)的控制精度全面提升至原子極限水平，制造性能逼近極限的‘完美’產(chǎn)品；極大豐富新材料供應，推動人類實現(xiàn)‘材料按性能需求定制’；將芯片集成度提高至原子水平，推動芯片和算力的巨大提升，以核心材料的精細化和高性能化帶動單個器件乃至整個系統(tǒng)的性能飛躍，推動制造業(yè)走向未來時代?！?/p>
如今，在高端芯片制造、新材料研發(fā)等領域，原子級制造已經(jīng)開始有所應用，但距離大面積推廣使用,并形成規(guī)模和影響力還有很長距離。中國科學院院士、南京大學教授祝世寧說：“我必須強調(diào)，原子級制造是人類在材料和制造領域的一項變革性甚至是顛覆性技術(shù)，僅靠單一學科是不可能做到的，必須依靠多學科的交叉和協(xié)同、政府的組織引導和市場的積極參與，長期堅持，才能取得成效?！?/p>
實現(xiàn)原子級制造要跨過很多難關
中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學教授譚久彬說：“盡管原子級制造的優(yōu)勢非常顯著，但目前來看，實現(xiàn)原子級制造非常難。這一技術(shù)在國內(nèi)外都還處于萌芽階段，無論是科學原理，還是關鍵技術(shù)，無論是探索原理所需的科學儀器，還是探索過程中所需的加工裝備，都極大地挑戰(zhàn)了我們現(xiàn)在的認知和能力范疇，大量瓶頸問題亟待解決。”
他舉例說，在傳統(tǒng)制造過程中，制造的精度、范圍和效率是互為矛盾的三角，而對原子級制造而言，三者的矛盾更加突出。在宏觀工件上精準找到一個特定原子，難度堪比大海撈針；而原子級制造中，要求反復、精準實現(xiàn)“大海撈針”，即使成功，其效率可能也會非常低，“導致無法實現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化應用”。
原子級制造具有很強的交叉學科背景，涉及機械、材料、物理、化學、信息等多個學科領域，發(fā)展路徑還不明晰，國內(nèi)外都在探索過程中。中國科學院院士、清華大學教授雒建斌回憶，十幾年前，國家自然科學基金委員會曾設立“納米制造基礎研究”重大研究計劃，其中涉及很多原子層級的制造技術(shù)，結(jié)題時提出未來兩個發(fā)展方向：以碳基為主的制造技術(shù)和以原子級制造為主的技術(shù)?！昂髞?，很多學者從不同方面、不同層次開展原子級制造的相關研究工作，希望找出一條適合中國發(fā)展的原子級制造技術(shù)路線，使我們能夠真正走到國際最前沿?！?/p>
對我國而言，還有另一個比較突出的瓶頸問題——制造業(yè)整體水平有待提升。“就學術(shù)范圍而言，我們國家與發(fā)達國家基本處于同一起跑線，理論發(fā)現(xiàn)和技術(shù)儲備上都有所長?！弊Ｊ缹幷f，“但制造業(yè)是一個產(chǎn)業(yè)，需要上下游的配合，我們國家是制造業(yè)大國，但還不是制造業(yè)強國。把學術(shù)儲備轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實生產(chǎn)力，不僅需要科技界內(nèi)部的開放和合作，也需要科技界和產(chǎn)業(yè)界的緊密合作。”
為發(fā)展原子級制造建言獻策
在原子級制造方面，我們國家一直在發(fā)力。2018年，中國科學院推出了“功能導向的原子級制造前沿科學問題”先導計劃，南京大學設立了全國首個原子制造創(chuàng)新研究中心。近年來，浙江大學、天津大學、北京航空航天大學、西南交通大學、東南大學等高校，華為等企業(yè)，都積極布局原子級制造研發(fā)。據(jù)祝世寧透露，南京、上海、杭州、成都和蘇州等城市也提出了原子級制造基礎設施的建設構(gòu)想。
論壇上，專家學者們紛紛為發(fā)展原子級制造建言獻策。
宋鳳麒認為，在原子級制造所面對的挑戰(zhàn)中，最關鍵的還是基礎設施與裝備部分?！按蟛糠趾诵脑O備仍掌握在發(fā)達國家手中，國內(nèi)研究設備依賴進口。所以，我們需要發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)保護的核心技術(shù)裝備，以及支撐原子級制造發(fā)展的特色核心技術(shù)裝備。”
譚久彬說，在原子級制造領域，可以發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，整合全國優(yōu)勢研究資源協(xié)同攻關，實現(xiàn)“并跑”甚至“領跑”，為全面支撐我國高端制造能力跨越式發(fā)展提供關鍵技術(shù)基礎和原始推動力。
人才是最核心的問題之一。中國科學院院士、中國科學院國家納米科學中心主任唐智勇提出，通過原子級制造，以科技創(chuàng)新和體制機制創(chuàng)新為動力，可以布局一批前沿科學中心和交叉學科中心，培育一批前沿科學中心，以前沿科學問題為牽引，培養(yǎng)一批富有創(chuàng)新精神的緊缺的國際型、復合型、實戰(zhàn)型人才，構(gòu)建從高端研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應用“全鏈條”的學科建設和人才支撐體系，在前瞻性、戰(zhàn)略性基礎研究領域，形成一批世界一流學科，這對于人才培養(yǎng)和學科建設等工作將產(chǎn)生積極有力的推動作用。
祝世寧提醒，對“熱”領域更要保持冷靜?！叭祟惖募夹g(shù)進步是一個逐步迭代的過程，每一點進步都建立在長時間的凝練與積累之上。單純寄希望于短期的‘超車’可能會帶來一時的突破，但長遠來看，穩(wěn)健、持續(xù)的步伐才是關鍵。因此，我期望原子級制造技術(shù)能夠穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一個腳印踏踏實實向前推進?！保ㄓ浾?齊芳）