超聲電機(jī)：小裝備，大作用

文/田立豐

（作者單位：南京航空航天大學(xué)）

超聲電機(jī)作為一種新型的微電機(jī)，在辦公自動化設(shè)備、精密儀器儀表、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制系統(tǒng)航空航天、智能制造等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)電機(jī)相比，超聲電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量、響應(yīng)快、噪聲低、不受磁場干擾、運(yùn)動精確度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，另外還具有耐低溫、耐真空等適應(yīng)太空環(huán)境的特點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代初投入商業(yè)應(yīng)用至今，日本、美國、俄羅斯、德國競相研制各種類型和用途的超聲電機(jī)。

南京航空航天大學(xué)“高性能壓電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”引智基地就圍繞著超聲電機(jī)技術(shù)，開展了諸多研究?；匾M(jìn)了以俄羅斯工程院院士Piotr Vasiljev教授為首的海外團(tuán)隊(duì)，匯聚了包括立陶宛維爾紐斯技術(shù)大學(xué)Dalius Mazeika教授、德國漢諾威萊布尼茲大學(xué)Jrg Wallaschek教授、日本京都大學(xué)Kiyotaka Wasa教授、韓國科學(xué)技術(shù)研究院Seok-Jin Yoon教授等海外骨干。

中外青年科學(xué)家們通過基地匯聚，在壓電精密驅(qū)動及其在高端裝備應(yīng)用領(lǐng)域開創(chuàng)了一片嶄新的天地，充分發(fā)揮了人才創(chuàng)新驅(qū)動力，有效推動了壓電精密驅(qū)動領(lǐng)域的快速發(fā)展，為我國壓電驅(qū)動技術(shù)的研發(fā)推廣提供了有力支撐。

聚、引、服、管、用

基地在運(yùn)行中始終堅(jiān)持“以我為主、精準(zhǔn)引進(jìn)、服務(wù)細(xì)節(jié)、注重實(shí)效”理念，廣納海外英才，充分發(fā)揮智力優(yōu)勢，面向國家重大工程、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、高校學(xué)科建設(shè)，不斷提升研究水平、促進(jìn)成果轉(zhuǎn)移、擴(kuò)大國際影響，形成人才驅(qū)動科技創(chuàng)新發(fā)展的良性循環(huán)。

自運(yùn)行以來，基地不斷探索、完善機(jī)制，通過“聚、引、服、管、用”，建立起良好引智環(huán)境和研究氛圍，形成一定效應(yīng)。

“聚”——借助國內(nèi)團(tuán)隊(duì)、海外大師牽引，每年聚集美、俄、德、韓、日、立陶宛、捷克等國業(yè)內(nèi)頂尖專家、青年骨干50余人次，兼容并蓄，廣納英賢。

“引”——通過頂尖專家客座聘請，骨干專家長期入職、青年專家納入博后等方式，引進(jìn)建立起一支有高度、有層次、有后備的海外智力團(tuán)隊(duì)。

“服”——基地與學(xué)校多部門聯(lián)動，從人才簽證、來華手續(xù)、保險(xiǎn)醫(yī)療、科研配套、子女教育等各方面為外國人才提供全面服務(wù)，保障其“來得了、待得住、用得好、流得動”。

“管”——修訂校內(nèi)基地運(yùn)行管理辦法、涉外保密管理規(guī)定，依托“外國專家工作室”制度，設(shè)立專人專崗，對海外團(tuán)隊(duì)人員進(jìn)行成建制、精細(xì)化、人性化管理。

“用”——國內(nèi)團(tuán)隊(duì)與海外團(tuán)隊(duì)分組對接，結(jié)成對子共同開展研究。海外團(tuán)隊(duì)人員在引進(jìn)后能更好、更快地投身融入到現(xiàn)有研究中，發(fā)揮自身作用。

在良好機(jī)制保障下，基地為高端裝備驅(qū)動控制系統(tǒng)的輕量化、精密化、智能化提供了有力支撐，在面向國家重大工程中對提升技術(shù)競爭力、產(chǎn)業(yè)影響力、國防威懾力作出了貢獻(xiàn)，基地外國專家團(tuán)隊(duì)也榮獲各類獎勵。Piotr Vasiljev院士榮獲2012年中國政府友誼獎，2016年江蘇省國際合作貢獻(xiàn)獎、2017年江蘇省五一勞動獎?wù)?。Dalius Mazeika教授入選江蘇省外專“百人計(jì)劃”，2015年榮獲南京市金陵友誼獎。

增添“縫隙之眼”

由于超聲電機(jī)的工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動來進(jìn)行驅(qū)動，因此也是“高性能壓電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”引智基地的主攻方向。在良好的平臺運(yùn)行機(jī)制下，海內(nèi)外專家聯(lián)合，對現(xiàn)有超聲電機(jī)大量計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、研究，設(shè)計(jì)出新款型號超聲電機(jī)，大幅提高了其工作溫度和服役時(shí)間，該成果在嫦娥三號、嫦娥四號探測器上均有運(yùn)用。

基地設(shè)計(jì)的另一款薄型超聲電機(jī)，采用低電壓驅(qū)動，可大幅減小驅(qū)動電源的體積和重量，在此基礎(chǔ)上制作的納米級飛行器，原理樣機(jī)最小重量僅2克，載重達(dá)8克，其重量和載重都達(dá)到國際領(lǐng)先水平，對人類無法觸及空間的偵察和探測，為監(jiān)控、搜尋、救援、作戰(zhàn)增添“縫隙之眼”，也可以集群化使用，具有重要的國防價(jià)值。

2013年，基地研究的“大行程、高精度、快響應(yīng)直線壓電電機(jī)”項(xiàng)目還獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

引智基地主要成員合影

“雙創(chuàng)”團(tuán)隊(duì)，促成果轉(zhuǎn)化

除面向重大工程外，基地還對焦產(chǎn)業(yè)升級，關(guān)注經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

海內(nèi)外團(tuán)隊(duì)成員共同設(shè)計(jì)研發(fā)50多種超聲電機(jī)，聯(lián)合完成20多項(xiàng)發(fā)明專利申報(bào)，其中一系列產(chǎn)品在第十六屆中國國際工業(yè)博覽會上進(jìn)行成果推廣?；刎?fù)責(zé)人趙淳生院士獲得“何梁何利基金獎”，以表彰其在自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)中的貢獻(xiàn)。

基地還整合海內(nèi)外智力資源、行業(yè)企業(yè)資源，申報(bào)獲批省“雙創(chuàng)”團(tuán)隊(duì)，將技術(shù)引入企業(yè)，引入產(chǎn)品，更大規(guī)模、更廣范圍、更好效益地發(fā)揮基地研究成果。隨著成果的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，必將為高端裝備產(chǎn)業(yè)作出貢獻(xiàn)，帶動經(jīng)濟(jì)升級轉(zhuǎn)型、快速發(fā)展。

道阻且長，行則將至

在海外智力團(tuán)隊(duì)的推薦、支持下，基地的國際知名度和影響力顯著提升。

2014年，在專家的推薦和支持下，基地成功承辦了第十一屆壓電材料及其在作動器上的應(yīng)用國際研討會、第九屆能量收集國際研討會。

趙淳生院士和楊穎教授還擔(dān)任了壓電材料及其在作動器上的應(yīng)用國際研討會常設(shè)委員會委員?；匦聞?chuàng)立了國際期刊Energy Harvesting and Systems，楊穎教授當(dāng)選國際咨詢委員會委員和2014年副主編?；刎?fù)責(zé)人趙淳生院士還榮獲“超聲電機(jī)技術(shù)突出貢獻(xiàn)獎”“超聲電機(jī)終身成就獎”2項(xiàng)國際獎，均為國內(nèi)首人。出版的中文專著《超聲電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》和英文專著Ultrasonic Motors：Technologies and Applications被國際同行評價(jià)是領(lǐng)域內(nèi)里程碑式著作，對超聲電機(jī)及其學(xué)科的發(fā)展建設(shè)作出重大貢獻(xiàn)。

壓電驅(qū)動技術(shù)以納米級運(yùn)動控制精度、微秒級響應(yīng)速度，給傳統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)注入了新的活力，對提升國家的科技影響力、產(chǎn)業(yè)競爭力和國防威懾力產(chǎn)生了重要影響。

“高性能壓電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新引智基地”通過平臺化人才集聚效應(yīng)吸引了大量的外國專家，開展了豐富的國際合作，在科學(xué)層面和應(yīng)用層面展開了卓有成效的研究，取得了可喜成績，若干成果具有重要的應(yīng)用前景。然而攻克壓電精密驅(qū)動技術(shù)瓶頸道阻且長，只有不斷開放，勇于創(chuàng)新，充分發(fā)揮人才科技驅(qū)動力，才能攻堅(jiān)克難。