首页【编者按】成长的路上，你是否遇到过“身怀绝技”的老师，让沉闷的课堂生动有趣，把特长变成赋能学生的“法宝”，把学生的兴趣爱好拓展成对未来职业的向往。大河网教师节策划《我的老师有绝活》，看老师们如何用“绝活”托起下一代的梦想。
大河网讯（记者 刘高雅）凭借一台微束“电子枪”，让电子在灯丝上“跳舞”，郑州航空工业管理学院材料学院教授曾凡光在“挑战杯”全国大学生竞赛中，指导学生摘得一等奖桂冠，目前这一技术与配套装备在全球范围也属空白。
年轻时学习物理专业，却带着学生在材料学赛道上蹚出一条新路子。即将迈入花甲之年的曾凡光还有一个心愿，“把团队带出来，让微束电子枪实现工业化应用， 早日实现材料—器件—装备全链条创新。”
这把枪究竟有啥大用途？
曾凡光口中的电子枪，并非一把“真枪”，而是以电子为“子弹”的电子发射枪。灯丝就是这把枪的“枪管”，电子从这里出发，便会随电场和磁场的操控而“翩翩起舞”。那么，这把枪具体用在哪里？
“你知道昆虫尺度级别的微型机器人吗？它是由很多介观尺度（10^-4～10^-6m）复杂金属微零件组成的，‘微零件’是不是听起来就很小，特别不容易制造？”曾凡光笑着问道。
据他透露，目前，dafabet唯一官方网站_大发888体育-游戏|下载在高端真空电子设备，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜等灯丝材料和灯丝器件方面严重依赖进口，存在潜在的卡脖子风险。
怎样才能制造出厘米级或陆地昆虫级别的机器人，在诸如非结构性或狭窄空间中进行检查、探测及灾后搜救？曾凡光说，精密金属微结构或微零件，是先决条件之一，特别是介于宏观尺度和微观尺度之间的介观尺度（亚微米—亚毫米）微小金属零件。
通过多年研究，曾凡光发现，在现有的制造技术中，最有希望解决这一难题的技术，是采用高能量密度电子微束，对金属微粉进行图形化熔融的电子微束3D打印技术，以微零件的结构切片图形数据为基础，以高能量密度的电子微束对金属微粉进行逐层图形化熔融，最终实现金属复杂微零件的增材微制造。
“基于上述考虑，经过反复论证，我们团队老师带着学生在灯丝材料上寻求突破，再以关键材料创新促进核心器件创新。”曾凡光欣喜地说，微束电子枪就这样应运而生。
得奖后他看到学生眼含泪花
在第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，曾凡光和团队指导学生获得一等奖的作品正是《面向复杂金属微零件增材微制造应用的微束电子枪》。
大赛期间，有两件事让曾凡光记忆深刻。
现有的电子枪灯丝主要采用六硼化镧和钨丝，但由于发射面尺度较大，无法实现小的电子束斑。团队成员们设想，如果改用实验室自制备的准宏观碳纤维，这一材料具备准宏观尺度和完美曲率半径的半球状发射面，恰好符合增材微制造的要求。
曾凡光精于科研，特别是电子源材料与器件及其应用领域的研究工作。他深知科研过程的艰难与取得成绩的不易，将多年经验对学生们倾囊相授。
在曾凡光的耐心指导下，通过一轮又一轮的实验，参赛团队最终利用物理空间限域效应和控制变量法，制备出了形态完美的准宏观碳纤维。
暑假里的郑州，气温高达40℃，热浪袭人，团队成员却在实验室里做着1000℃的灯丝生长实验。最终，他们实现了准宏观碳纤维灯丝材料的可控制备，进而完成了微束电子枪的研制与测试。
曾凡光说，在做微束电子枪的时候，学生们还需要先把灯丝材料变成灯丝器件，要把比头发丝还要细得多的材料穿进外径只有0.3毫米的铜管中，再把铜管压接到刚好与灯丝材料形成可靠电连接的程度。
“由于这是一个全新的器件，市面上没有专用工具可用，需要手动操作，只能借助显微镜和放大镜来辅助操作，学生们的畏难情绪可想而知。”提及这段经历，曾凡光满是心疼。
在曾凡光和其他团队老师们的鼓励、示范下，同学们练就了一手操纵微小物体的娴熟技巧。“现在，大部分学生都能独立完成灯丝器件的制作。这极大培养了他们精益求精的工匠精神、迎难而上的顽强意志，这是讲多少节课都换不来的进步。”曾凡光感慨道。
从院赛到国赛，从郑航到决赛现场。比赛完成后，曾凡光正带着参赛学生在贵阳附近研学时，传来了参赛作品获得一等奖的消息，“听到学生们的尖叫，看到他们眼含泪光的欢呼雀跃，那一刻，我知道他们已悄然发生了蜕变。”
让这台“枪”实现工业化应用
谈及项目的研发价值，曾凡光说，“基于微束电子枪，有望开发出电子束增材微制造系统，从而实现复杂金属微零件的增材微制造”。
对于微束电子枪未来的发展，曾凡光也有清晰的展望，他说：“接下来，我们将重点推进微束电子枪的应用研究，推动微束电子枪由实验室产品向工业化应用的转化，优化升级产品质量和性能。”
同时，他还希望，以微束电子枪为基础，开发专用电子光学系统和专用电源系统，尽早完成金属零件微纳加工装备所需的核心部件的开发，力争早日实现材料—器件—装备的跃升。
培养学生依然是重中之重，曾凡光想让更多学生融入研发平台。“通过精心培养，一定会有更多学生成为既掌握材料学知识，又具备真空电子技术应用能力的复合型创新人才，成为dafabet唯一官方网站_大发888体育-游戏|下载相关行业的先进材料和高端装备领域不可多得的专业技术人才。”曾凡光满怀信心地说。
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