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胡丽丽:为“神光”研制最强心脏
发布时间:2017-06-28

胡丽丽

  【人物名片】

  胡丽丽:中科院上海光机所研究员。她担任高功率激光玻璃项目的首席负责人,带领团队攻坚克难十余年,解决了我国激光聚变研究的战略急需,由她牵头完成的“大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”项目获得2016年度上海市技术发明特等奖。



  2016年9月,上海张江综合性国家科学中心,超强超短激光实验装置成功实现5.3拍瓦激光脉冲输出。超强超短激光是人类已知的最高光强光源,也是助力前沿科技研究的一种神奇工具,在材料科学、高能物理等领域有着重大应用价值。未来,这个大科学装置将不断向激光脉冲峰值功率的世界纪录发起挑战。

  中科院上海光机所激光钕玻璃项目团队负责人胡丽丽说,作为关键元器件,钕玻璃也将助力该装置一同冲击世界科技前沿。

  钕玻璃有什么神奇之处?上百束微弱的激光,经过一道道钕玻璃之后,能量会放大1万亿倍。最终,它们将汇聚到一点,点燃人造“小太阳”———激光惯性约束聚变装置,有望实现人类源源不断获得清洁能源的终极梦想。

  要得到这足以引发氢同位素核聚变的强大激光,就必须研制出能为激光输送能量的钕玻璃,它是大功率激光器的“心脏”,在国防、航空航天、核能等领域都有重要应用。国外对我国在该领域实行技术封锁,要打破这个瓶颈,只有靠自己研发。

  这就是胡丽丽团队研制钕玻璃的初衷。如今,他们已是国际上唯一掌握制作大尺寸高性能激光钕玻璃全过程工艺的团队。

  研制钕玻璃,光机所历经三代人的努力,走出了两位院士。胡丽丽所要摸索的,是钕玻璃连续熔炼的工艺。她接下这个任务是在2005年。此前,美国联合德国和日本两家顶级光学玻璃公司,进行了六年共同攻关。他们总结时说:“激光钕玻璃太不友好了!”而胡丽丽团队也只有做了之后,才知道究竟有多难。

  大尺寸钕玻璃十分娇气,一开始在隧道窑退火时经常炸裂。外援专家到现场看了后说“解决不了”,当时在场的人都沉默了。可这是国家重大项目,胡丽丽当场拍板:“只能上,不能退!”于是,大家积极查找原因,讨论方案,改进隧道窑结构,重建隧道窑,最后解决了问题。

  2010年,团队迎来了项目攻关压力最大的一年,工程进度要求节点迫近,但还有一个大尺寸钕玻璃成型的技术瓶颈尚未突破。大尺寸钕玻璃连续熔炼成型流量非常小,要像“摊大饼”一样达到半米宽度,玻璃粘度大了摊不开,太小又会出现缺陷,对设备条件要求极其严苛。攻关最困难的时候,连退休老科学家也上阵了。整个团队做了不下一百次实验,最终才啃下这块“硬骨头”。

  钕玻璃包边曾是阻挡团队前进的一座大山。钕玻璃尺寸加大后,原有的包边胶出现了应力大、玻璃炸裂等各种问题。由于生产任务繁重,他们当时希望将包边胶的研发外包,可始终无法解决,只能自己做。几年的持续攻关,上千次实验,最终不仅研制出满足性能的包边胶,还成功总结出一整套机械化包边工艺。

  这十几年,整个项目团队几乎没有节假日的概念,只要熔炉开动,不管春节还是国庆,不管半夜还是凌晨,大家随叫随到。胡丽丽说,当团队得到第一块合格样品时,当看到完美无瑕的钕玻璃连续不断地从生产线上一整块一整块地切割下来的时候,大家的心情可以用欣喜若狂来形容。

  如今,胡丽丽团队把钕玻璃的生产效率提高了10倍,年产量可达到1200片。然而,要为高功率激光装置提供更好更强大的心脏,这些还远远不够。胡丽丽说,前辈干福熹院士就一直提醒她,钕玻璃技术路线是走不到头的,要想办法发展新的激光材料,不能一直躺在钕玻璃上“吃老本”。

  的确,激光玻璃要能适应激光聚变能源的使用要求,必须要能承受1秒钟打10次高功率激光的强度,而现在的钕玻璃只能三到四小时打一次。这之间的差距可想而知。

  就在年轻团队为钕玻璃连续熔炼技术攻坚克难时,团队的两位院士已经在开拓新的方向。姜中宏院士尽管今年已87岁高龄,可他依旧奔跑在科学前沿,利用相图理论开展激光材料基因组研究,带领年轻人研发新一代激光材料,引领团队向更高、更远的目标迈进。(作者:许琦敏)
【来源】文汇网