微透镜阵列、微流控芯片等精密零部件在微光学、生物医疗、半导体等战略新兴领域具有关键应用价值，但其高昂成本长期制约产业规模化发展。近日，广州铁路职业技术学院李帅同学团队在微纳制造装备领域实现重大技术突破—— 其自主研发的气固热力耦合微热压设备，通过多维度技术创新构建了精密零部件低成本量产的解决方案，相关成果已进入产业化落地阶段。
图1 气固热力耦合微热压设备
针对传统微热压设备加热效率低、均匀性差的行业难题，团队首创气流辅助微热压方法，通过构建气固双热流加热理论模型，结合抗粘附脱模装置的创新设计，实现 ±0.2℃的超精密温控精度。这一技术突破将热压周期从传统设备的 20-30 分钟大幅缩短至30 秒，生产效率提升超40倍左右，为批量化生产奠定基础。
为解决加工质量不稳定问题，团队开发光感应在线检测技术，结合深度学习算法构建工艺参数动态优化模型。该系统可在生产过程中自动优化压力、温度等关键参数，使零部件成型良率提升至 95.8%，突破传统工艺的精度天花板。
团队还构建了数字孪生云控制系统，通过物理设备与虚拟模型的实时映射，实现设备故障的预测性诊断。同时，系统支持远程监控与云端调度，显著降低规模化生产的人力成本。
目前，该设备已应用于相机成像微透镜阵列、LED 灯导光板等核心部件生产。第三方检测显示，设备在精准控温速度、工艺参数自优化效率、设备自诊断能力等关键指标上均达到国际领先水平。团队已申请多项发明专利（其中 2 项进入实质审查阶段），并在《机械设计与制造》等核心期刊发表研究论文，技术创新性获行业权威认可。
值得关注的是，团队与国内半导体装备龙头企业达成战略合作，标志着该技术正式启动产业化进程。这一成果不仅响应了“加快科技成果向现实生产力转化” 的国家号召，更有望打破国外在微纳制造装备领域的技术垄断，为我国高端电子元器件、生物医疗设备等产业的自主可控提供关键装备支撑。
“我们的目标是让中国智造在微纳制造领域拥有话语权。” 团队负责人表示，下一步将聚焦第三代生物芯片微流道成型等 “卡脖子” 场景，持续迭代设备性能，推动微纳制造技术在航空航天、生物医疗等前沿领域的应用。该研究也为职业院校产学研融合提供了典范，展现了技术技能人才在国家科技创新体系中的重要价值。