【校企合作结硕果之七】河创院创新团队会同合作企业突破高频毫米波通用波导器件工程化瓶颈

为服务企业创新主体地位,面向企业“卡脖子”技术难题,河创院组织实施了三批84项校企合作项目,惠及96家企业,1300余名工大师生与企业技术人员共同奋斗在创新一线,身体力行落实教育科技人才一体化,初步形成了“人才陪伴、设备共享、经费众筹”三位一体的“共享”科技创新赋能产业创新工作模式。


 2026年2月3日,新一批校企合作项目顺利完成答辩验收。即日起,河创院继续推出系列报道,邀请大家一同回顾校企合作产出的丰硕成果及其背后的故事。第七期,让我们走进由河创院创新团队与合作企业共同合作实施的《增材制造毫米波矩形波导器件的工程化概念验证》项目。


 传统金属铣削工艺在高频矩形波导无源器件制造中存在加工精度不足、成本高昂、研发周期长等瓶颈,向毫米波频段拓展时性能衰减严重,难以满足下一代通信、雷达及成像系统对高性能、小型化与定制化的迫切需求。立足“需求导向、精准赋能”的核心宗旨,河创院敏锐捕捉到合作企业面临的这一技术困境,迅速组织由郎利影教授带领的光电器件制备创新团队,与企业开展深度对接。双方围绕技术痛点、应用需求、研发方向等核心问题展开深入研讨,快速达成协同攻关共识,搭建起高效联动的联合研发机制,明确分工、各司其职:光电器件制备创新团队聚焦核心技术突破,负责增材制造工艺攻关、关键技术优化及样件设计与研制;合作企业则发挥产业优势,提供真实应用场景与详细性能指标要求。共识达成后,双方迅速启动为期一年的协同创新攻关,全力突破技术瓶颈。


 3D打印成型的矩形波导器件


 波纹喇叭天线实物图与结构示意图


 经过一年的联合攻关,项目团队在核心技术、科研成果、人才培养和产业化应用等方面取得了一系列显著成效:


 1.微米增材精制造 宽温优性显成效


 团队攻克了复杂半封闭结构内表面高质量金属化的工艺难题,对微化工系统进行技术升级,设计串联架构实现多元件同步处理,优化药液配方与沉积参数,确保金属层致密、均匀且附着力强。最终实现了面向毫米波应用的微米级精度光固化3D打印技术,成功制备出深宽比大于10:1、关键尺寸公差控制在±5μm的矩形波导基底;通过创新的化学沉积与电镀复合工艺,在聚合物内表面形成微米量级厚度、全覆盖金属层,D波段传输损耗低于0.1dB/器件,性能媲美传统金属结构;通过材料体系与界面强化协同设计,使器件在-55℃150℃宽温域内保持结构完整与性能稳定。在保障优异电性能的前提下,器件制造成本降低一个数量级,重量减轻80%以上,交付周期缩短至数天。


 2. 理论实践双赋能 专利论文齐丰收


 项目注重理论创新与工程实践相结合,产出了一批高质量科研成果:申请发明专利4项,授权专利1项;在国际会议IEEE IMWS-AMP作邀请报告“3D Printed Rectangle Waveguide Components for Terahertz Radiations”;在《Optics Express》《APL Photonics》等SCI期刊发表论文2篇,另有多篇文章在投,形成了具有自主知识产权的技术布局。


 3. 科研铸队强根基 校企协同育人才


 本项目组建了一支结构合理、分工明晰的专业科研梯队。团队由1 名教授统筹项目总体规划与关键决策,2名副教授分别牵头器件设计研制、工程化转化路径研究;4名硕士研究生聚焦核心技术攻关,分别开展批量化增材制造工艺、表面金属化微化工系统、新型功能性波导器件,以及环境适应性与可靠性测试等方向研究。项目实施过程中,坚持 “真题真做真用” 的校企协同育人理念,累计培养本科生10余名、硕士研究生7名,锻炼成长青年科研工作者2名,有效实现了科研攻关与人才培养同频共振,为技术成果持续迭代和后续工程化应用储备了坚实人才力量。



 4.增材制造开新路 自主可控助转型


 项目成功研制出D、E、W波段矩形波导功能器件多种,开发新型毫米波器件样机2类,器件核心性能参数达到或优于传统金属器件,D波段传输损耗低于0.1dB/器件。建立了小批量、高良品率制造的初步半自动化工艺验证线,推动创立1个高技术初创企业。器件重量减轻80%以上,成本显著降低,设计灵活度与研发周期均获大幅优化。相关成果填补了国内增材制造毫米波导器件工程化技术体系的空白,形成了从精密基底成型、内腔金属化到环境适应性强化的一体化方案。从长远看,该技术将推动我国高频毫米波器件制造向自主数字制造转型,突破产业链关键环节的技术封锁,显著降低器件成本与应用门槛,为战略性新兴产业提供核心硬件支撑,带动区域产业集群发展,构建自主可控的产业生态体系。基于前期合作成效,团队与企业达成深入合作,共同申报国家纵向课题,持续深化产学研协同创新。


 作为校企合作的桥梁纽带,河创院始终致力于敦睦校政企三方关系,荟聚高校优质创新要素,带动科研团队直面企业多元化应用场景,构建校企协同创新共同体。未来,河创院将高标准推进在研项目实施,加速推进2023-2024年度校企合作项目成果产出,推动2025年度项目落地实施。


河创院创新团队简介


 光电器件制备创新团队由郎利影教授领衔,是一支深耕高频毫米波与太赫兹前沿技术、致力于工程化应用转化的专业科研团队。团队依托联合中瓷电子、中电科十三所共建的“太赫兹成像及器件实验室”,拥有6台大型核心专业设备,构建了产学研深度融合的创新研发阵地。


 面向高端装备无损检测与下一代通信等产业重大需求,团队在增材制造新工艺、工业智能识别等领域取得了多项关键技术进展。团队探索并提出了基于光固化3D打印与表面化学沉积金属化相结合的毫米波及太赫兹波导器件制备新技术。该路线实现了微米级复杂器件的轻量化与低成本一体化成型,同时保障了其在宽温区环境下的稳定性与良好的导波性能。此外,团队在煤矸智能识别、飞行器涂层太赫兹视觉双模检测等关键技术上也取得了积极成效。


 依托校企共建平台,团队持续推动太赫兹检测与增材制造等前沿技术向工程化应用成果转化,切实解决工业实际需求。


团队联系人:曹阳 副教授

联系电话:0311-68176816