中國粉體網訊  大口徑望遠鏡為探測宇宙天體、國土資源普查、智慧城市建設、交通設施監測、農業估產、生態環境監測、防災減災、公共應急衛生等領域提供了重要的信息支持。而大口徑反射鏡是大口徑望遠鏡成像的核心關鍵部件，大口徑望遠鏡猶如我們觀察世界的“千里眼”，而大口徑反射鏡好比是“千里眼”的“眼角膜”。

隨著技術的不斷進步和需求的不斷提升，要求望遠鏡的分辨率越來越高，這就要求望遠鏡的口徑越來越大，相應的反射鏡的口徑也越來越大，對反射鏡材料要求更高。從最初的折射式鏡頭的光學玻璃，到第一代反射式鏡片的鋁合金、銅合金，再到第二代的金屬鈹、ULE、Zerodur，這些材料在力熱性能上或多或少存在短板，后來西方發達國家把目光投向具有優異綜合性能的碳化硅陶瓷。與傳統的金屬和玻璃材料相比，由于碳化硅材料具有適中的密度、較高的彈性模量、高度的尺寸穩定性、較小的熱膨脹系數、較強的輻射穩定性及良好的光學加工性能等一系列優秀的物理性質，目前已經成為大尺寸光學反射鏡的最佳候選材料。

然而，反射鏡口徑越大，光學材料制備和光學加工的難度呈幾何級上升；當口徑超過一定量級時，會對光學材料和光學加工均帶來巨大的挑戰。加工一面普通鏡子，尚可要做到平整，對于對于反射鏡而言，這一要求更是達到了極致。

碳化硅材料硬度極高，常見材料中僅次于金剛石，其磨削拋光至納米表面精度難度極大，因此需要通過采用應力盤拋光、磁流變拋光等組合加工技術來實現非球面的制造精度、提升加工效率。其中，磁流變具有拋光精度高、材料去除確定性高等優點，可實現近零亞表面損傷和納米級精度拋光。美國QED公司掌握了磁流變的核心技術，但公開報道中最大只做到1.8米反射鏡。之后，再無任何更大口徑的反射鏡論文發表。

4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡

來源：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所經過20余年的潛心研究和技術攻關，突破了大口徑輕量化碳化硅反射鏡鏡坯制備、大口徑碳化硅非球面反射鏡高效高精度加工與檢測、大口徑碳化硅非球面反射鏡改性與鍍膜等關鍵技術，建立了具有完全知識產權的4m量級輕量化碳化硅非球面反射鏡全鏈路集成制造系統，核心關鍵技術、原材料、軟件和設備完全自主可控，整體達到國際領先水平，制造完成了口徑4.03m國際上公開報道尺寸最大的碳化硅非球面反射鏡，最終面形精度達到15.2nm RMS，是我國在大口徑光學制造領域的重大技術突破。

2024年7月9日，中國粉體網將在鄭州舉辦“2024高端研磨拋光材料技術大會”。屆時，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所王孝坤主任作《大口徑碳化硅反射鏡高精度制造技術》的報告，報告將對中國科學院長春光學精密機械與物理研究所潛心研究的4m量級輕量化碳化硅非球面反射鏡的創新技術進行了詳細介紹，并對大口徑非球面制造技術發展趨勢和成果推廣與應用情況進行了評述。

專家簡介

王孝坤，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，工學博士/研究員/博導/主任，從事先進光學制造與測試技術研究20余年，承擔國家及省部級項目20余項。入選長白山人才、中科院特聘核心研究員、全國光學與光子學標委會委員、全國電子信息材料與器件專委會常務委員、中國光學工程學會先進光學制造專委會委員、中國光學學會光學測試專委會委員、科技部/教育部/中科院/吉林省/江蘇省科技專家；擔任20余種國內外核心期刊的編委或審稿專家，發表論文100余篇，申請專利50余項。榮獲了中國科學院杰出科技成就獎、吉林省技術發明一等獎、軍隊科技進步一等獎、吉林省專利金獎、中國專利獎和中國質量獎等10余項獎項。

來源：中國科學報、院史天下、中國科學報

（中國粉體網編輯整理/空青）

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