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在第六屆 “逐夢(mèng)光電" 等離子體先進(jìn)光譜診斷技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)探討會(huì)上,卓立漢光專訪了等離子體先進(jìn)診斷與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人——重慶大學(xué)熊青教授。從與等離子體診斷的結(jié)緣,到國(guó)產(chǎn)儀器自主創(chuàng)新,再到技術(shù)落地與產(chǎn)業(yè)前景,熊教授以深入淺出的分享,揭開了這一領(lǐng)域的神秘面紗。

老師簡(jiǎn)介:熊青,重慶大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,等離子體先進(jìn)診斷與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室(Lab-APDA)負(fù)責(zé)人, 從事非熱等離子體的激勵(lì)與控制、在線原位診斷、等離子體應(yīng)用研究,主要包括:氣體放電過程及機(jī)理、氣/液與氣/固界面相互作用、激光與等離子體相互作用等。主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金(3項(xiàng))、省部級(jí)及企業(yè)科技研發(fā)項(xiàng)目(5項(xiàng)),以第一作者或通訊作者身份發(fā)表期刊論文70余篇,參與英文專著1部,國(guó)際/國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議邀請(qǐng)報(bào)告10余次,2014年獲湖北省優(yōu)秀博士論文。
結(jié)緣:科研興趣,引*等離子體之路
談及選擇等離子體診斷方向的初衷,熊教授笑稱 “緣分使然"。碩士階段,他師從國(guó)內(nèi)低溫等離子體領(lǐng)域開*者,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,從參與實(shí)驗(yàn)、開展研究起步,逐步建立對(duì)這一領(lǐng)域的初步認(rèn)知。
碩博連讀期間,得益于導(dǎo)師支持,熊教授赴比利時(shí)根特大學(xué)、美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)。國(guó)外自由開放的學(xué)術(shù)氛圍深深感染了他,頻繁參與學(xué)術(shù)會(huì)議的經(jīng)歷,更讓他在交流中不斷深化對(duì)研究的理解。“從被動(dòng)接受到慢慢熟悉,再到真正喜歡",熊教授坦言,正是這份日漸濃厚的興趣,支撐他多年深耕等離子體診斷領(lǐng)域,在探索中收獲成就感,最終堅(jiān)定了長(zhǎng)期深耕的決心。
破局:國(guó)產(chǎn)儀器,在機(jī)遇中沉心追趕
談及國(guó)內(nèi)等離子體診斷儀器的自主創(chuàng)新,熊教授認(rèn)為 “機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存",且機(jī)遇正處于歷史窗口期。
當(dāng)前,國(guó)際經(jīng)濟(jì)博弈與先進(jìn)設(shè)備管制,讓國(guó)內(nèi)科研界、產(chǎn)業(yè)界深刻意識(shí)到 “卡脖子" 問題的緊迫性 —— 進(jìn)口設(shè)備不僅價(jià)格高昂,售后響應(yīng)遠(yuǎn)不及國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品及時(shí)周到。“科研要推進(jìn),設(shè)備是剛需",熊教授直言,這一現(xiàn)狀為國(guó)產(chǎn)高*科研儀器研發(fā)與發(fā)展提供了巨大空間,“國(guó)內(nèi)科研院所、大型企業(yè)需求旺盛,國(guó)產(chǎn)品牌只要接住機(jī)遇,就能快速成長(zhǎng)"。
挑戰(zhàn)同樣不容忽視。熊教授以 “走路一步一步、吃飯一口一口" 作比,強(qiáng)調(diào)國(guó)產(chǎn)儀器要達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的性能參數(shù),必須經(jīng)歷時(shí)間積累。他特別提及卓力等優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)品牌,寄語企業(yè) “沉住氣、做扎實(shí)",從追趕逐步實(shí)現(xiàn)并跑,未來甚至有望超越國(guó)外產(chǎn)品 —— 而這需要企業(yè)沉下心打磨技術(shù),拒絕急功近利。
突破:TIE 新方法,解決氧原子測(cè)量難題
2023 年,熊教授團(tuán)隊(duì)在《Journal of Physics》發(fā)表論文,提出 “臭氧全光解 TIE 方法",為等離子體診斷的測(cè)量誤差難題提供了新解法。
“診斷測(cè)量的核心是‘測(cè)準(zhǔn)’,測(cè)不準(zhǔn)的結(jié)果不僅無用,還可能誤導(dǎo)研究",熊教授解釋。傳統(tǒng)氧原子定量測(cè)量采用雙光子激光誘導(dǎo)熒光(TALIF)方法,需以氙原子為標(biāo)定物,但二者本質(zhì)不同,標(biāo)定依賴?yán)碚摂?shù)據(jù),誤差是否存在、誤差多大,長(zhǎng)期以來都是行業(yè)痛點(diǎn)。
為避開這一問題,熊教授團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑:既然測(cè)量氧原子,為何不用其自身標(biāo)定?基于這一思路,新方法實(shí)現(xiàn)了氧原子自校正測(cè)量,從根本上提升測(cè)量準(zhǔn)確性,為高活性等離子體成分的精準(zhǔn)診斷提供可靠方案。
落地:儀器研發(fā),瞄準(zhǔn)便攜與場(chǎng)景適配
等離子體技術(shù)的應(yīng)用早已突破實(shí)驗(yàn)室,延伸至半導(dǎo)體工業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、食品保鮮等前沿領(lǐng)域。但熊教授指出,技術(shù)落地時(shí),“關(guān)鍵參量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)" 仍是一大難點(diǎn)。
在他看來,氣體溫度、電子參數(shù)、化學(xué)活性是掌握等離子體物化特性的核心,其中電子參數(shù)與關(guān)鍵化學(xué)成分的測(cè)量難度最高。“過去我們常把等離子體當(dāng)‘黑盒子’,看效果調(diào)參數(shù),卻不清楚內(nèi)部原理",熊教授說,這正是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要性所在 —— 只有明確關(guān)鍵參量,才能真正掌握技術(shù)應(yīng)用的核心邏輯。
這一需求也為儀器研發(fā)帶來新靈感:工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要的不是復(fù)雜笨重的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,而是 “緊湊、便攜、易操作" 的工具。“儀器必須融入應(yīng)用場(chǎng)景,方便工程師使用",熊教授強(qiáng)調(diào),這是科學(xué)儀器從 “科研級(jí)" 走向 “產(chǎn)業(yè)級(jí)" 的關(guān)鍵。
展望:未來 5-10 年,兩大領(lǐng)域成產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)
談及低溫等離子體未來 5-10 年的產(chǎn)業(yè)化前景,熊教授給出清晰判斷:國(guó)家重點(diǎn)扶持領(lǐng)域?qū)⒙?突破,民生領(lǐng)域潛力可期。
首*其沖的是半導(dǎo)體行業(yè)。“這是國(guó)內(nèi)熱門、也急迫需要發(fā)展的領(lǐng)域",熊教授表示,等離子體技術(shù)在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用需求旺盛,將成為產(chǎn)業(yè)化核心增長(zhǎng)點(diǎn)。其次是航空航天領(lǐng)域,尤其是電推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,離不開等離子體技術(shù)支撐,這也是國(guó)家戰(zhàn)略層面的重點(diǎn)方向。
民生領(lǐng)域中,生物醫(yī)學(xué)是熊教授眼中的 “潛力股"—— 盡管醫(yī)學(xué)應(yīng)用對(duì)安全性、穩(wěn)定性要求*高,產(chǎn)業(yè)化周期可能更長(zhǎng),但 “未來一定會(huì)有一席之地"。此外,溶液相關(guān)的等離子體應(yīng)用,也有望在細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。
對(duì)科學(xué)儀器企業(yè)而言,這些產(chǎn)業(yè)化方向意味著新的市場(chǎng)機(jī)遇:圍繞半導(dǎo)體、航空航天的高*監(jiān)測(cè)儀器,以及適配生物醫(yī)學(xué)、民生場(chǎng)景的便攜設(shè)備,都將是未來發(fā)力重點(diǎn)。
協(xié)同:產(chǎn)學(xué)研,高校筑基 + 企業(yè)賦能
憑借與國(guó)家電網(wǎng)等企業(yè)的合作經(jīng)驗(yàn),熊教授對(duì)產(chǎn)學(xué)研的理想模式有清晰認(rèn)知:“高校做高校的事,企業(yè)做企業(yè)的事,各司其職,協(xié)同創(chuàng)新。"
在他看來,高校的核心任務(wù)是提供基礎(chǔ)支撐:厘清儀器工作原理、開發(fā)理論模型、搭建功能樣機(jī) —— 即便 “粗糙但能實(shí)現(xiàn)功能" 的樣機(jī),也是為產(chǎn)業(yè)化打下的關(guān)鍵基礎(chǔ)。企業(yè)的優(yōu)勢(shì)則在工程化與市場(chǎng)化:在高校樣機(jī)基礎(chǔ)上,優(yōu)化設(shè)備可靠性、智能化水平,簡(jiǎn)化操作流程,讓儀器更適配終端用戶需求,最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)商業(yè)化落地。
這種 “高校筑基、企業(yè)賦能" 的模式,既能避免高校陷入工程化細(xì)節(jié),也能讓企業(yè)少走技術(shù)彎路,是產(chǎn)學(xué)研深度融合的*優(yōu)路徑。
愿景:建共享平臺(tái),推動(dòng)領(lǐng)域共同發(fā)展
談及團(tuán)隊(duì)未來規(guī)劃,熊教授提到核心目標(biāo) —— 搭建國(guó)*首* “共享的綜合等離子體診斷平臺(tái)"。
他解釋,當(dāng)前等離子體診斷設(shè)備昂貴、維護(hù)門檻高,許多研究團(tuán)隊(duì)因資源限制無法開展診斷研究。若能建成共享平臺(tái),讓不同方向的學(xué)者按需使用設(shè)備、共享技術(shù),既能降低科研成本,也能促進(jìn)跨領(lǐng)域交流,推動(dòng)整個(gè)等離子體診斷領(lǐng)域的發(fā)展。
從個(gè)人與領(lǐng)域的結(jié)緣,到國(guó)產(chǎn)技術(shù)的破局;從技術(shù)突破的細(xì)節(jié),到產(chǎn)業(yè)未來的藍(lán)圖;從對(duì)產(chǎn)學(xué)研的思考,到團(tuán)隊(duì)發(fā)展的愿景 —— 熊教授的分享,既展現(xiàn)了科研工作者的專業(yè)與熱忱,更勾勒出我國(guó)等離子體診斷技術(shù)從 “跟跑" 到 “并跑" 再到 “領(lǐng)*" 的清晰路徑。
未來,隨著國(guó)產(chǎn)儀器崛起、產(chǎn)學(xué)研深度融合,以及共享診斷平臺(tái)落地,我國(guó)等離子體技術(shù)必將在更多領(lǐng)域綻放光彩,為科技自立自強(qiáng)注入新動(dòng)力。
【致卓立漢光的同行者】
感恩相伴,不負(fù)信賴!
【熊老師簡(jiǎn)介】

熊青,重慶大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,等離子體先進(jìn)診斷與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室(Lab-APDA)負(fù)責(zé)人, 從事非熱等離子體的激勵(lì)與控制、在線原位診斷、等離子體應(yīng)用研究,主要包括:氣體放電過程及機(jī)理、氣/液與氣/固界面相互作用、激光與等離子體相互作用等。主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金(3項(xiàng))、省部級(jí)及企業(yè)科技研發(fā)項(xiàng)目(5項(xiàng)),以第一作者或通訊作者身份發(fā)表期刊論文70余篇,參與英文專著1部,國(guó)際/國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議邀請(qǐng)報(bào)告10余次,2014年獲湖北省優(yōu)秀博士論文。
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