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超声电机“追梦者”

来源:沙巴体育发布时间:2019/09/24点击数:

  鸿运国际平台记中国科学院院士、南京航空航天大学教授赵淳生

  不久前,在中国科学院院士、南京航空航天大学教授赵淳生八十华诞之际,由他本人和机械结构力学及控制国家重点实验室、南京航空航天大学教育发展基金会联合发起的“赵淳生科技奖励基金”正式成立了!

  图12017.12.赵淳生科学奖励基金揭牌仪式(中为赵淳生院士、左为周椘新博士、右为南京航空航天大学教育发展基金会秘长闾浩)

  说起赵淳生,最广为人所知的是他的超声电机研究。所谓超声电机,就是利用压电陶瓷的逆压电效应激励起定子在超声域的微幅振动,通过定子的共振放大和定子、转子间的摩擦传递,转换成转子(或动子)的旋转(或直线)运动,以实现对负载驱动的电机。在这种新型微特电机中,压电陶瓷材料盘代替了传统电机内的许许多多的铜线圈。

  “我们是全世界把超声电机用到外星球上去的第二个国家。美国用到火星探测仪上,我们用到月球巡视器上。这是我们的一个优势,我们已经做到超前于美国以外其他国家了。”作为我国超声电机领域的奠基者和开拓者,赵淳生对此颇为自豪。但实际上,他的超声电机研究之路却并非一帆风顺。

  图 2赵淳生团队自主研发的超声电机不仅应用在嫦娥-3、嫦娥-4,还应用于墨子号量子科学实验等卫星上

  其实,赵淳生的“老本行”并非超声电机,而是振动工程及其应用。早在上世纪60年代,年逾而立的赵淳生看到国内所用的“电动式激振器”都从国外进口时,就一头扎进了“激振器”的研制中,最终靠着自己的一股子拼劲,搞出了中国人自己的四个系列的“激振器”,填补了国内空白。说起来,吃这一成果的老本,就足够赵淳生舒舒服服地过一辈子,但他却并不这样想,而是不断寻找着更高目标。

  1992年,54岁的赵淳生在美国麻省理工学院做访问学者时,一个偶然的报告让他彻底转变了自己的研究方向。

  报告会讲的是“超声电机的发展和应用”,这项技术是对传统电机的挑战,可以使电机做得足够小,小到只有米粒大,这样的微型电机甚至可以进入人的血管中。赵淳生敏锐地意识到,超声电机由于轻便、微型、响应快、控制精度高等特点,可广泛应用在机器人、航空航天、精密定位仪等诸多领域,未来将对我国大有用处。于是,他便毅然决然地转向超声电机这一全新课题。

  凭借振动专业背景,他如愿成为麻省理工学院(MIT)航空航天系超声电机课题组一员。课题组讨论、设计、试验,他全程参与;查找、复印超声电机各种资料,他是积极分子;美方给的工资,节省下来的资金全部用于购买相关资料和元器件。白天在MIT实验室,晚上和假日在女儿家地下室继续工作,用女婿在网上购买的旧仪噐做超声电机研发试验!

  一年后,一直惦记着“要搞中国人超声电机”的赵淳生不顾家人的阻止,带着五大包资料,1994年10月独自回到中国,回到南京航空航天大学振动工程研究所。回国后的赵淳生从系里借了15000元,买了台电脑和简易的打印机,带着一名博士后、一名博士生和一名硕士生,就开始了向超声电机的“冲锋”。

  其间虽然历经多次失败,但他们最终还是在不到10个月的时间里实现了突破,一台被称为“行波型超声电机”的原型机成功地转起来,从而填补了我国在该领域的空白。

  但就在此时,一种病魔却降临到赵淳生身上:2000年,在学校组织的例行体检中,医生发现了他肺部的异常,10天后确诊为肺癌。

  在这个“谈癌色变”的年代,赵淳生却出奇地平静,除了身边唯一的侄女外,他没有将病情告诉他人,甚至没有通知在国外的妻子和女儿。不过,消息还是不胫而走,传到了大洋彼岸的妻、女耳中,她们立即从美国飞回中国,来到赵淳生的病床前,失声痛哭,他却面带微笑,从容地说:“癌症不等于死亡!”

  在手术中,赵淳生的一叶肺被切除,接下来痛苦的化疗更是常人难以忍受的考验。谁知祸不单行,三个月后,医生复查时发现他的胃外部还有一个鸭蛋般大小的肿瘤,必须立即切除。于是,第二次手术切除了他三分之二的胃。

  当时,赵淳生已经年过六旬,在如此短的时间内连续做了两次手术,体重骤减了26斤。但即使如此,躺在病榻上的他依然想着超声电机。

  第一次手术刚结束不久,他就在病床上修改国家自然科学重点基金研究建议书,完成了国家自然科学基金项目《精密小型直线超声电机及其控制技术的研究》的申请报告等;第二次手术后,他由妻子搀扶着每天坚持到实验室指导学生实验,后来干脆把实验设备让研究生搬到了家里。对此,他的女儿十分心痛,有一次就毫不客气地质问:“爸爸,您要命,还是要超声电机?”结果,赵淳生果断地回答:“两个我都要!”

  天道酬勤,多年的努力终于换来了丰硕的成果:他主持完成的“新型超声电机技术”于2003年获国防科技奖一等奖,2004年获国家技术发明奖二等奖;2005国在北京参加国家技术奖励大会时,他还受到了党和国家领导人的接见;2005年末,67岁的他当选为中国科学院院士。2015年四月评上全国先进工作者,参加了在北京人民大会堂举行的 “2015年庆祝五一国际劳动节暨表彰全国劳动模范和先进工作者大会”,又一次受到党和国家领导人的接见!

  图 32015年四月二十八日,荣获全国先进工作者的赵淳生出席了2015年庆祝五一国际劳动节大会。

  图 4在赵淳生的带领下,在学校大力支持下,团队经过20多年的艰苦奋斗,获得了三个国家级科研平台和二个省、部级科研平台

  经过二十多年的艰苦奋斗,赵淳生及其团队获得三个国家级科研平台和二个省、部级科研平台(图4);发表了800多篇论文,撰写了中、英文版著“超声电机技术及其应用”,在全世界发行,其中英文专著在美国售价超过1000美元;获得授权国家发明专利200余项,研制出四个系列的60 多种超声电机;获两项國家技术发明二等奖和两个国际大奖(IWPMA-11,第11届压电陶瓷材料及其在作动器上的应用国际研讨会大会授予他“压电超声电机领域的终生成就奖”;美国Virginia Tech.的“能量收集材料与系统中心”授予他 “超声电机技术领域内杰出贡献奨”)。他所带领科研团队,在国内处于领先地位,在国际上佔有一席之地!

  然而,赵淳生深知,研究超声电机的根本目的在于应用,只要有应用、有市场,研究才有意义、有生命力。但是,他不知道的是,掌握一项科学技术是一回事,应用一项科学技术又是一回事,在推动超声电机产业化的过程中,所遭遇的重重困难也是始料未及的。

  从2002年起,赵淳生开始转让专利和样机,相继将超声电机技术转让给广州、上海等地的一些企业,但都由于技术难度太大而宣告失败;2008年,他的团队和投资人合办了江苏连云港春生超声电机有限公司,最后以失败告终;2011 年,当南京市科研“九条”政策出台以后,他立即响应市政府的号召,自筹130万元资金,在南京市建邺区注册了“南京万玛超声电机有限公司”,还是以失败告终;2012年,“南京万玛超声电机有限公司”与一家房地产,南京市六合区注册了“江苏丰科超声电机科技有限公司。