機械學院專欄《科苑·星壇》第五期準時啟航！本期將為大家介紹杜晗恒副教授。杜老師在超精密加工技術、納米級精度閉環控制、微納結構智能加工、功能微納結構表面前沿應用等方面取得了多項成果。本期將為本科生提供“微納結構加工輔助裝置的結構設計與智能控制”小微項目。期待同學們的加入，在超精密微納結構制造與智能控制的知識探索中享受科研樂趣！
01個人簡介
杜晗恒，副教授，國家級青年人才，博士生導師。博士畢業于香港理工大學，2024年入職北航機械學院。致力于航空航天、集成電路等領域高端設備對超精密加工技術和功能微納結構元件的重大需求。主持國家自然科學基金、“敢為”計劃等多個國家/省部級項目。以第一作者或通訊作者在IEEE Transactions on Industrial Electronics等SCI頂刊發表學術論文20余篇，合作發表Nature一篇，封面文章2篇。現擔任International Journal of Extreme Manufacturing、Research等SCI期刊的青年編委，在npj advanced manufacturing期刊主持Next-Generation Ultra-Precision Machining: Atomic-Level Manufacturing and Functional Applications專刊，獲第十三屆上銀優秀機械博士論文獎優秀獎和中國發明協會發明創業獎創新獎二等獎。指導本科生獲2025年中國大學生機械工程創新創意大賽三等獎、第八屆“精雕杯”畢業設計大賽優秀獎。
02 學術成果
1）設計高性能超精密加工設備
為實現硬脆材料微納結構表面的高質量創成，研制了大行程高帶寬超精密加工設備，建立了微納定位平臺的拓撲優化算法，設計了超聲橢圓振動輔助裝置，開展了原理樣機的理論建模分析與多物理場有限元性能仿真，并集成開發了操控交互軟件，如圖1所示。
圖1 高性能超精密加工設備
2）開發納米級精度閉環控制技術
高精度閉環控制是實現微納結構高效高質制造的重要技術。為解決傳統控制算法存在精度低、響應慢、魯棒性差等問題，開發了“動態驅動-在線感知-實時補償”一體化閉環控制技術，實現了運動分辨率5 nm的多自由度任意運動軌跡追蹤控制，如圖2所示。
圖2 納米級精度閉環控制技術
3）提出微納結構智能加工方法
針對傳統超精密加工微納結構存在靈活性差、加工效率低等不足，提出了快刀伺服超精密金剛石車雕方法，開發了加工路徑自適應生成算法，建立了深度學習驅動的加工參數優化模型，實現了微納結構的超精密加工參數智能優選。
圖3 微納結構智能加工
4）功能微納結構表面前沿應用
基于光柵衍射原理，提出了納米光柵陣列誘導的光學信息產生和加密方法，實現了超精密加工技術在信息科學領域的應用。針對Leidenfrost效應帶來的熱學瓶頸難題，基于微柱陣列設計了柔性結構熱裝甲，實現了極端高溫環境下的高效液冷，為解決我國航空航天領域高端設備的高溫散熱難題提供了新思路。
圖4 功能微納結構表面前沿應用
03 項目介紹
1）項目簡介
微納結構加工輔助裝置的結構設計與智能控制
微納結構在光學成像、生物傳感等領域應用廣泛。針對現有微納結構加工輔助裝置存在行程小、帶寬低、精度不足等問題，本項目基于逆壓電效應設計三自由度柔性機械結構，并開展理論分析與性能測試。通過開發深度學習驅動的自適應閉環控制算法，實現微納結構加工輔助裝置的高精度、高穩定性運動控制。
2）所需能力
了解線性代數、理論力學基本知識
掌握Solidworks基本建模方法
較強實驗動手能力
良好團隊協作能力
3）相關事項
項目周期：3-9個月
所需人數：2-5名
4）聯系方式
電子郵箱：duhanheng@buaa.edu.cn
04 老師寄語
愿同學們：
快樂學習，在知識的探索里收獲成長，
開心生活，在日常的點滴中擁抱熱愛，
堅定夢想，勇往直前，奔赴人生的滾燙主場。
