北航新闻网6月12日电（通讯员 王丹）新材料作为21世纪三大共性关键技术之一，已成全球经济迅速增长源动力。原子排列拓扑结构决定材料性能，操控、干预原子的排列进而控制材料性能一直是材料科学家孜孜以求的重要研究方向。但由于操控单原子制备宏观材料远不现实，有必要开展批量粒子（原子、离子）的产生、传输、控制基础研究，以实现大批量原子可控的宏观材料的原子制造。

近年来，北航李刘合教授、韩明月博士后，通过将施加在HiPIMS（高能冲击磁控溅射）靶上的高压负“溅射脉冲”，无死区地切换为正“泵出脉冲”，实现将离子以可控能量束流方式从近靶区域源源不断地“泵出”，形成“脉动等离子体”，带动批量粒子定向运动，达到操控批量粒子传输及提高能量、流量的双重目的。采用靶源、腔体与基材的电势脉冲同步/移相等手段，进一步实现对“脉动等离子体”中粒子的传输进行控制。

图1 BP-HiPIMS磁控溅射新方法与粒子能量精准控制

研究为低温等离子体粒子能量控制与高性能微纳涂层制备、人为干预/控制涂层“原子”搭建过程、实现大批量可控原子制造等奠定理论及方法基础。目前，团队已经开发出“批量粒子能量精准控制”电源、基于时空高分辨率的等离子诊断系统，完成成套系统的研发研制，获得了国家重大科技专项、国家自然科学基金支持。

图2 团队自主开发出的“批量粒子能量精准控制”相关装备

该技术自2022年以来，已经连续在该领域著名杂志《PlsamaSourceScience&Technology》杂志上，连续发表研究论文7篇，获得十余项发明专利。通过主动控制批量粒子的能量，制备的多种涂层的性能对比表明，该方法具有传统PVD技术所不具备的新特征，有望成为粒子能量人为可控的新一代的涂层新技术。

图3 在多种涂层上的应用性能对比（1、控能前，2、控能后）

近日，李刘合教授，韩明月博士后团队的研究成果：“粒子能量精准可控的双极性高能冲击磁控溅射新方法”，在“第十五届全国表面工程大会”上，获评中国机械工程学会表面工程分会“中国表面科技十大进展”。

图4 第十五届全国表面工程大会上，“中国表面科技十大进展”获奖证书

（审核：从保强）

编辑：贾爱平