10月31日，第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛落幕。我校参赛作品《面向复杂金属微零件增材微制造应用的微束电子枪》（以下简称“微束电子枪”）斩获“挑战杯”国赛一等奖，创造我校参加“挑战杯”竞赛以来最好成绩。“微束电子枪”项目团队成员由我校材料学院的刘成康、丁贺、马永鹏、李鹏、董海雪、彭宝龙、夏欢欢、秦鑫垚、郭德杰等9名在校生组成，指导老师为曾凡光、张振力、高晶。
“你知道昆虫尺度级别的微型机器人吗？它是由很多介观尺度（10-4~10-6m）复杂金属微零件组成的，‘微零件’是不是听起来就很小，特别不容易制造……”“微束电子枪”项目的指导教师曾凡光说。
曾凡光告诉我们，所谓“介观尺度”是介于宏观（大于10-3m）和微观（小于10-6m）之间，即处于10-4~10-6m的特殊尺度范围，其存在复杂金属微零件的制造空白，基于准宏观碳纤维灯丝所研制的微束电子枪器件可破解上述制造难题，这一创新性和应用价值正是该项目获奖的关键。随着曾凡光的讲述，我们一起走进了“微束电子枪”项目团队。
从数百项校赛作品中脱颖而出
“项目获奖不是一蹴而就的，是在不断地验证、试错、修正的过程中，经历了数百个日日夜夜，才从校赛走向省赛，再登上国赛舞台，最终实现了梦想！”“微束电子枪”项目团队队长刘成康没有想到，自己团队的科研成果竟然一步步蜕变成为第十八届“挑战杯”国赛一等奖项目。
2022年10月，第十八届“挑战杯”竞赛初赛即校赛“郑航挑战杯”正式启动。学校团委作为组织方，克服疫情等不利影响，及时调整安排线上动员培训，全校共有2934名在校大学生和346名教师参与，申报作品达398项。
“‘郑航挑战杯’竞赛作为‘挑战杯’的校内选拔赛已开展20届，参赛师生越来越多，作品质量越来越高。它不仅是我校大学生科创成果的集中展示，更是作品能否冲击更高级别奖项的试金石。”校团委书记王俊哲说。
对于参赛团队所在的各学院来说，这是鼓励学生参加高水平国赛的一次难得机会，也是学院“科研育人”的关键环节。
“我们坚持以教学带科研、以科研促教学，营造良好的师生共创和科研创新环境，鼓励学生进入大学后，早进实验室、早进课题组、早参与科研活动。”材料学院院长郭晓琴说。
“正是基于这样的理念，材料学院积极配合学校团委，本着‘全面挖掘、严格遴选、重点孵化’的原则，根据学院教师的科研特点，结合国家热点，组织动员学院教师针对院赛优秀作品，从选题备赛到参赛各个环节全方位指导，进一步打磨细节，完善作品。‘微束电子枪’这一项目也就是在这一过程中崭露头角，成为参加校赛的‘种子’项目。”材料学院党委书记张先忠说。
“学校形成了完善的‘校院两级’竞赛体制，对于各学院推荐的‘种子’项目，我们邀请校外专家担任评委进行评比，至于谁上谁下，要凭借作品实力说了算的。”校团委社会实践部部长徐亚辉说。
最终，“微束电子枪”项目不负众望，从近400个校级项目中脱颖而出，以校赛特等奖的骄人成绩进军省赛。
不断完善尽显科研本色
“最迷茫的就是从何处入手。这需要我们不断改变切入点，通过一次次实验，一次次推翻重来，不断积累经验让我们从迷茫中逐渐找到了方向，这就是‘挑战杯’的魅力所在！”刘成康回忆起备赛的经历不禁感慨道。
项目开始之初，团队一直苦恼于微束电子枪应该如何进行研制。经过多番实验，成员们发现可以从微束电子枪的灯丝材料出发，形成灯丝器件，然后通过仿真和实验相结合的方法研制出微束电子枪。
现有的电子枪灯丝主要采用六硼化镧和钨丝，但由于发射面尺度较大，无法实现小的电子束斑。团队成员们设想，如果改用实验室自制备的准宏观碳纤维，这一材料具备准宏观尺度和完美曲率半径的半球状发射面，恰好符合增材微制造的要求。
指导教师曾凡光精于科研，特别是电子源材料与器件及其应用领域的研究工作。他深知科研过程的艰难与取得成绩的不易，将自己多年的积累和经验传授给年轻的学生们，帮助他们更快地成长。
“不论多么辛苦，曾老师都会耐心细致地指导我们。虽然老师平常对我们要求很严格，但是回头看，没有过程的严格要求、认真负责，我们就无法取得优异的成绩。”刘成康说。
在曾凡光的指导下，通过一轮又一轮的实验，参赛团队最终利用物理空间限域效应和控制变量法，制备出了形态完美的准宏观碳纤维。
暑假里的郑州，气温高达40℃，热浪袭人。团队成员克服高温天气，在实验室里做着1000℃的灯丝生长实验。最终，他们实现了准宏观碳纤维灯丝材料的可控制备，进而完成了微束电子枪的研制与测试。
“基于微束电子枪，有望开发出电子束增材微制造系统，从而实现复杂金属微零件的增材微制造。”谈及项目的研发价值，曾凡光说。
历时370天，从院赛到国赛，从郑航到决赛现场，正如刘成康说的那样，他们的作品历经打磨，精进臻善，先后斩获我校第二十届“郑航挑战杯”和第十六届河南省“挑战杯”特等奖，才最终入围国赛决赛。
多方协力圆梦“挑战杯”
比赛当天，团队成员们早早来到比赛现场。这一次，他们信心满满。检录、陈述、回答问题，有条不紊，一切按部就班地进行。
在紧张期盼中，比赛结果终于公布。当“郑州航空工业管理学院”几个字赫然出现在“一等奖”获奖名单时，团队成员们紧紧相拥在一起，数百个日夜的辛劳都在这一刻得到了回报，每个人都红了眼眶，激动地呐喊着。
“虽然过程艰难，但我们并不是孤军奋战。”回忆起备赛的日子，团队成员丁贺颇有感慨，“是每一位成员的努力，才使我们实现了梦想，把我们的作品带到了国赛舞台，最终站在了最高领奖台上！”
“非常感谢我的指导教师和团队成员，是他们的悉心指导和全力支持，让我们能够克服重重困难，不断完善项目，最终取得骄人的成绩。没有他们的无私奉献和专业指导，我们不可能走到今天。”团队成员夏欢欢说。
从项目开始到大赛结束，多方协作共同为参赛团队保驾护航。顺利通过国赛第一阶段文本评审后，校团委组织召开“挑战杯”的总结交流会，部分优秀项目做了展示，参赛师生交流分享参赛经验。交流会为团队备赛开拓了思路，营造了良好的参赛氛围，也激发了同学们为校争光的责任感和使命感。终审决赛阶段前，学校又组织召开了国赛项目推进会，详细查看了参赛作品，听取了陈述展示，做了具体指导。校团委安排了具体参赛事宜，从布展、服装、交通、住宿等方面为团队提供全方位后勤保障。
“有了专家的意见和老师们的具体指导，我们不断打磨作品书、申报书，终于将项目的特点和优势梳理清楚讲述明白。”团队成员李鹏回忆说，“去程的火车上、比赛前一晚的宾馆里，老师们还在指导我们完善作品展示的PPT，这个过程很不容易，对我们来说这是一次难得的成长。”
获奖团队所在的材料学院从实践场地、科研设备、学术交流、专家指导、资金支持等方面，为项目研究提供软硬件支持，创造了良好科研氛围。
“指导教师曾凡光对科研创新长期执着的热爱和坚持，对学生几十年如一日的传道、授业和解惑，是这位老教授对材料学院乃至学校师生的率先垂范。获奖团队的各位成员百折不挠的刚毅勇敢，不畏困难、坚守初心。他们无私奉献的团队协作精神，是新时代科研人的生动写照。”郭晓琴说。
“参加比赛时的场景依旧历历在目，获得这个奖项对我来说并不是终点，而是新的起点。我将倍加珍惜这份荣誉，继续努力学习，不断提升自己，为实现更多的梦想而努力奋斗。”团队成员董海雪激动地说。
