干式真空泵“清洁真空”为中国制造保驾护航
干式真空泵是“清洁真空”获得设备，是保障高端制造业发展的重要装备。随着《中国制造2025》计划的实施，高端制造业对干式真空泵的需求将更加强烈，东北大学巴德纯教授研发的10余种干式真空泵已经在IC装备、半导体、化工、医药等行业实现较好的应用，抽速、噪声、极限真空度、可靠性等核心技术指标均达到国外同类产品的先进水平，打破了国外产品的市场垄断，取得了良好的经济效益和社会效益。
敏锐判断科研热点，执著推进干式真空泵研究
上世纪80年代，中国改革开放的初期，一度停滞的中国工业重获生机，规模迅速扩张，企业对先进装备与技术的需求日益凸显。强大的社会需求激起了广大科研工作者的研究热情，纷纷以只争朝夕的急切心情投入到科研工作中来。东北大学真空技术专业青年教师巴德纯就是其中的一员。他把目光投向国外，希望找到最佳的研究方向，发挥专业优势，为中国工业贡献力量。
功夫不负有心人，在图书馆翻阅了大量资料后，巴德纯终于从海量的英文资料中找到了兴奋点。1985年，巴德纯从美国学术杂志上看到三篇关于干式往复运动真空泵的学术论文，注意到干式真空泵具有无油无污染无公害，且节能减排等优点。他敏锐地意识到，真空泵必将是21世纪高端制造业必须的装备之一，成为制造业的设备之星，在未来的科技装备中将发挥重要作用。
理论推导、数学建模、计算机模拟、结构设计、图纸绘制……从零起点起步的巴德纯，沿着自己认定的方向一步一步坚定前行。经过几年的艰苦努力，巴德纯主导理论设计、与上海真空泵厂联合研发的第一台干式爪型真空泵于1992年正式在上海真空泵厂试制成功，通过了经机械工业部组织的鉴定。看着自己设计制造的产品成功应用于生产实际，身为机械专业的科研工作者巴德纯感觉无比的自豪。
干式爪型真空泵的研究成功让巴德纯体会到了科研的快乐，也感受到了应用的局限。受当时加工条件和适用工艺的影响，爪型干泵的造价比较昂贵，推广和使用受到了限制，并没有广泛的应用起来。面对困难，巴德纯开始了更深入的研究，并适时开展了小型干式真空泵—涡旋真空泵的研究。由于主要部件加工难度大，密封件要求高等原因，干式涡旋真空泵直到2003年才研制成功。
“科研需要判断，认准的事情必须坚持。”在巴德纯教授心中，“干式真空泵课题是一项大有前途的科学研究与技术前沿相结合的工作，我会一直坚持下去。”
实力赢得强大支撑，不断突破达到国际水平
干式涡旋真空泵的研制成功，获得了国家科技主管部门的认可。2004年9月，由于巴德纯教授在国内开创性地进行干式真空泵的理论研究研发，荣获中国真空学会科技成就奖，这是国内真空行业的最高学术奖项。2009年，巴德纯教授以高票当选为中国真空学会副理事长。2005—2011年，巴德纯先后获得了国家“863计划”、“十一五”国家科技重大专项、科技部国家仪器重大专项等国家和省部级课题的资助。有了充足的资金，巴德纯带着一群青年教师和博士、硕士开始了更深入的研究。
巴德纯教授带领课题组成员从稀薄气体输送原理、多物理场耦合方法、运转态环境模拟技术和工程实际应用等四个视角进行了二十年系统深入的自主研发和技术创新，建立和发展了面向干泵类产品的多维度、运转态集成设计的新方法，搭建了干泵理论分析设计平台，解决了长期困扰国产干泵的技术瓶颈。
自2001年起，巴德纯教授选择与中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司合作，希望能够强强联合，打造出具有国际水平的干式真空泵。
刘坤教授从硕士到博士一直跟随巴德纯教授进行干式真空泵型线模型和结构优化的研究。型线是真空泵转子加工的关键，要结合理论型线的设计，并进行结构、热、动力等多物理场的耦合分析，需要在计算机上进行反复模拟推演，才能找到准确的参数。由于运算量较大，而且当时计算速度又较慢，刘坤等课题组成员经常在教师办公室一夜一夜地守着机器调制程序和观察数据。累了，大家就轮流休息一会儿，精神点儿就继续战斗。最长的一次，足足进行了一个月的运算才获得了预想的参数。
课题组岳向吉老师负责计算流场，这是真空泵理论研究的另一个关键环节。泵容积变化，模式也要适当变化，建模难度很大。一个有效数据连续计算十几天，对岳向吉来说已经是家常便饭。2013年，流场研究的冲刺阶段，岳向吉和团队成员一起进行建模计算。为了保证数据的准确，第一周得出的数据全部弃用，又反复做了几遍测试，才获得准确的数据。“干科研的，就要有一点牺牲精神。”岳向吉说。
实验室模拟成功只是万里长征走完了第一步。要想做出真正能够在生产实践中应用的产品，还必须将理论付诸实践，需要在合作工厂根据理论模型进行加工制造和装配测试工作。测试公司地处浑南，公共交通很不发达。每次从学校到生产车间，都要转两趟车，有时一等就是半个小时，但不管是炎炎盛夏，还是寒冬腊月，课题组成员都始终坚持着，并最终完成了干式真空泵的测试工作。
2011年起，课题组研制出的干式真空泵开始在北方微电子等知名半导体装备企业进行工艺测试，经过反复多次的测试，最终取得成功。
东北大学巴德纯教授课题组与中科院沈阳科学仪器股份有限公司成功研制出干式真空泵的消息不胫而走，立即吸引来众多高端企业前来洽谈合作。短短几年间，产品已经在北方微电子、北京中科信、湖南红太阳、上海中芯国际等国内重点用户的集成电路生产线上成功应用，得到了企业的广泛好评。产品的应用为企业带来了可观的经济效益，近年来新增利润累计1.003亿元，新增税收0.153亿元，增收节支总额1.493亿元。
2015年以清华大学贾培发教授为主任，众多技术专家为组员的验收委员会一致认为，项目“完成转子型线分析、优化设计和泵内流场理论分析，并搭建了干泵的设计平台（理论部分），指导干泵的设计”，达到了国际先进水平。
零事故高效研发，为中国制造保驾护航
2013年底，东北大学与中科院沈阳科学仪器股份有限公司组成工艺测试团队，与中科院微电子企业进行刻蚀机真空装备项目合作。真空泵开始工作不久，现场团队成员发现真空泵工作不良，效率低下。巴德纯教授根据故障现象，判断是刻蚀出来的气体挥发物在泵内压缩时很快凝结成颗粒，附着在真空泵转子上，阻碍机器正常运转。根据这一判断，工作人员对冷却方式进行了智能调节，避免过低的冷却温度，在气体凝固前将其抽出，保证了真空干泵的高效运行和刻蚀机的正常运转。
真空泵的试验需要在企业加工生产线上不停机进行，一旦出现意外将造成重大的生产事故。东北大学巴德纯教授研究真空泵30余年，在各种生产线上进行了上千次的实验测试，凭借课题组对不同生产环境的有效预判，对相应的温度场和流场的准确测量，从没有出现一次生产意外，以零事故研发为东北大学赢得了良好的声誉。
经过东北大学的理论设计、中科院沈阳科学仪器股份有限公司的产业化开发的JGH系列的真空泵投入市场后，受到企业的青睐，对国外相关设备形成冲击。国外企业立即大幅度调低了某种型号真空泵的售价，单台价格从30余万元直接降低到15万元。2014年起，干式真空泵又在东北制药、同联药业等知名制药企业成功开始应用。与制药企业采用传统水环泵相比，采用干式真空泵只需要很少的能耗，对环境无污染，而且可以对低沸溶媒实现98%以上的有效泵后回收，实现环境友好的生产工艺，达到了节能减排的效果，取得了巨大的经济效益和社会效益。
目前，巴德纯教授团队与中科院沈阳科学仪器股份有限公司合作，已经先后开发了多个具有自主知识产权的干式真空泵（机组），形成了JGM系列、JGH系列等2大系列10余种型号，满足了清洁真空环境、中度真空环境和恶劣真空环境等全天候真空抽气要求。目前，生产的多级真空干泵已经广泛应用于半导体、化工、医药、精密芯片等对清洁真空条件要求十分苛刻的制造业。
巴德纯自信地表示：“中国制造2025将智能制造作为主攻方向，真空泵产品正是这一方向高端制造业发展的重要关键零部件。东北大学将逐步形成关键制造装备供货能力，为中国的高端制造业保驾护航。”
