人類是怎么實現從古時的“烽火狼煙”到現在的“視頻通話”？不必水沖、不必手擦，怎么“洗”掉金屬片上的斑斑鏽跡？高溫低壓的爐子裡，當微波遇上甲烷氣體，一顆鑽石又是怎么生成？

  在四川大學望江校區東門口，有一棟时代久遠的科研大樓，灰褐色的外觀，斑駁的牆體，平平無奇的表面下，藏著一個“機械夢工廠”。在這裡，大到生產線，小至微波爐，沙琪瑪非油炸膨化機、煙草桔梗處理器、半導體清洗裝備等，這些看似八竿子打不著的機械，都是在這裡設計、組裝、測試，最终在生產車間運行投用。

  近来，記者到四川大學探訪“機械夢工廠”——微波能量創新應用實驗室，看看這裡有哪些奇特之處。

  走進四川大學電子信息學院科研大樓，教授朱鏵丞直接帶記者往地下鑽。記者好奇心一瞬間被勾起：暗黑的地下，難道要探秘有特别環境要求的物質？

  穿過一扇防盜門，與形象裡潔白整齊庄嚴的實驗室不同，眼前這個實驗室更像是一間“打鐵鋪”。環顧四周，濃厚的原始工業風迎面而來——長長短短的線路四處連接，大大小小的金屬东西擺放在台面，形態各異的機械隨處可見。正在測試器械的實驗員，沒有白大褂、護目鏡，身著簡單的T恤衫運動褲，一番行雲流水地操作，機械發出轟鳴，開始運轉。

  便是這間平平無奇的實驗室，誕生出許多“國際首創”“國內首台”。也是在這裡，巨大上的微波技術，“隱藏技术”被實體化，誕生了许多“接地氣”的日子應用。

  微波是指頻率在 300MHz—300GHz之間的電磁波，具有穿透、反射、吸收三個根本特性。微波的波長在1毫米到1米之間，具有似光性、非電離性和信息性等特點，微波的能量可轉化為熱量。

  基於微波的這些特點，微波技術廣泛應用於雷達、導航、遙感及電視等方面。现在能實現視頻通話，便是以微波為載體傳輸信號。

  微波能量創新應用實驗室由四川大學電子信息學院院長楊陽、教授朱鏵丞兩位青年學者帶隊，中心成員11人，圍繞著大功率微波源、微波等離子體多物理數值模擬、微波能工業應用等領域開展人才培養、科學研讨和技術效果轉化。

  早在20年前，微波與通讯已是熱門科研選題，包含清華大學、電子科技大學等高校都投入很多人力物力鑽研。在不具備優勢的情況下，四川大學另辟蹊徑，在國內首先開始微波能量載體研讨。“中心課題是微波與物質之間的相互效果。”楊陽表明，“需求經年累月的實驗積累。”

  劉慈欣在小說《中國太陽》中構想了這樣一個裝置：一個在太空中的巨大鏡子，能夠通過反射太陽光調節區域氣候。這個科幻作家腦海裡的“太空三峽”，靠什麼將太陽能所發的電輸送到地球上？答案是微波。

  微波能理想地替代六合間的那條傳輸線，解決“送”的問題。楊陽解析，隻要波段選擇適當，受雲層、大氣的影響就較小，加之它具有穿透性，便於送能。

  前段時間，阿迪達斯一款3D打印一體鞋曝光，引發市場熱議。但昂扬的價格，讓不少人望而卻步。3D打印鞋價格昂貴，關鍵點在生產功率。“3D打印鞋现在通過機器逐層生產”，生產時間長、產量有限，朱鏵丞表明，3D打印鞋要“飛入尋常百姓家”，需求批量化生產。

  在3D打印高分子资料中，增加吸收微波的膠水，將上百雙鞋胚一同放入微波腔體裡，類似於超大型的微波爐，直接加熱效果，即可實現批量生產。

  一點點甲烷氣體，一夜之間從薄薄的一片長成一顆完好的鑽石，怎么實現？微波等離子體。

  需求把一片鑽石晶種置於裝置的減壓室中，注入甲烷氣體，然后用微波電離，构成等離子體。氣體加熱到1000攝氏度左右時，碳原子就像“雨”一樣落在鑽石晶種上，沉積生長，高純度的鑽石就能在一夜之間“長”出來。

  這間“機械夢工廠”，运用微波特性，為资料賦予“超能力”，再根據需求方的要求，定制化制作出各類機器，應用於工業生產上。现在，實驗室已构成了相關專利池，成功轉化專利14項，應用於美的、中核和瑞士雀巢等企業。實驗室在微波的工程實踐應用上，更是全國最具有影響力的實驗室之一。

  日常运用微波爐熱飯，總會出現有冷有熱的情況。這是微波特有的屬性。因為微波具有波的特性，在腔體內散布時，呈現能量強弱的變化，就造成了加熱不均。

  加熱均勻最考驗設備參數。設想，批量的物品在超大的微波爐內加熱，每個東西放置的方位不同，保证加熱均勻，要讓不同來源的微波有新的重合。

  一般家用微波爐有一個微波源，而實驗室這台定向加熱微波爐，設計了六個微波源。六個微波源之間相互效果，改變腔內能量散布。如此，就可以隨意調節腔內不同區域加熱物品的溫度。

  朱鏵丞將4杯水放入微波爐中，簡單設置一下，每杯水精准達到了指定溫度。“該設備现在已走入市場，進入一般人家中。”

  “接地氣”應用不隻於此。在實驗室工廠，還有一台食物加工設備——沙琪瑪膨化機，與一般的生產線並無二致。流程簡單，需求將沙琪瑪的质料生面段放到輸送台上，進入加工機器裡，最快半分鐘，出來時，已經呈現膨化狀態。

  設備原理是运用微波輻射加熱，使面段中的水分吸熱汽化，帶動食物物料組織敏捷膨化，變得鬆軟、口感酥脆。微波加熱速度快，所需時間為常規办法的1/4，設備連續生產，动力僅运用電，讓沙琪瑪徹底告別油炸。

  同樣的原理，运用微波加熱由內而外的特性，不通過油炸即可膨化物體，團隊將機械稍加改进，即可用於煙梗處理。

  要知道，煙梗佔葉重的25%—30%，作為煙草生產大國，我國每年有數十萬噸煙梗被棄置浪費。隻需將其通過微波加熱敏捷膨化，體積擴大2至3倍，膨化后的煙梗顆粒在卷煙配方中應用，卷煙燃燒功能进步，木質氣味減少，下降卷煙氣中的焦油量。

  實驗室還研发了用於芯片制作過程的微波等離子體清洗裝備，解決了“中國芯”關鍵難題。

  在芯片制作過程中，晶圓光刻前需求涂光刻膠，這種光刻膠怎么快速、有效地被清洗干淨？

  實驗室根據前期研讨，擁有多項“殺手锏”——等離子體在線式參量測量技術、基於參數等效的三維微波等離子體多物理場仿真办法，這些技術解決了大面積微波等離子體高功率、高均勻性設計難題，衍生出用於多款高功能微波等離子體清洗裝備。

  隻需求將帶有光刻膠的晶圓放入設備中，高功能微波等離子體將氧氣電離，變成氧化性十分強的氣體。此時，在低溫下，光刻膠變成了水、一氧化碳、二氧化碳。比较於傳統射頻等離子體，該裝備反應更快，對晶圓的損傷更小，彻底滿足干法清洗的要求。

  基於這一效果，實驗室“揭榜”成都市、合肥市科技項目，項目金額總數1300萬元，開發了國內首套全國產化、用於半導體鍵合的高功能微波等離子體清洗裝備。

  现在，該設備達到生產線要求，有望進一步拓宽其在先進封裝和先進制作領域的應用，為半導體生產裝備的國產化供给有力支撐。

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