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超声电机 “追梦者”
日期:2019-09-18 16:37:49 来源: 浏览数:

——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

中年转型挑战全新领域

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。

两次患癌依旧笑对人生

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

推动产业化克服重重困难

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!

 

 

图5科学出版社、Sience Press Beijing & Spring-Verlag Berlin Heidelbe分别在2007年和2011年出版了由赵淳生院士及其团队撰写的《超声电机技术和应用》中、英专著

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”,仍旧以失败告终。

从“春生”到“万玛”,从”万玛”再到“丰科”,一连三次办公司推动超声电机产业化而失败的经历并没能让赵淳生停下脚步。2016年底,赵淳生发动他所在的精密驱动与控制研究所全体人员共同来办公司,以23个自然人,筹集400万元现金,在江宁区注册了“南京淳控声电机研究院有限公司”,以此作为赵淳生团队股份平台,于2017年1月,和南京航空航天大学资产经营公司共同在南京江宁区注册了“南京航大超控科技有限公司”。该公司在产业化的道路上完全采取新的模式运作,研究所负责研发,解决深层技术的问题;生产方面借助社会力量完成;“南京航大超控科技有限公司”则负责装配、测试等关键环节,以及少量新型样机研发。

这是吸取以往的经验和教训的一次新的探索,也标志着赵淳生在产业化的道路上又迈出了新的一步,迎来了自己期待已久的“中国超声电机产业化的春天”。现在公司经营状况良好,超声电机大有供不应求之势,2018年初和年底还先后获得“南京江宁顶尖专家支持计划” 和“江苏省高新技术企业”

 

 

图62018年初和年底先后获得南京江宁顶尖专家支持计划和江苏省高新技术企业

“创业这块硬骨头比创新还要难啃,但我同样会坚持不懈啃下去,因为我们国家太需要既能创新又能创业的人才了。我是科学家,是国家一手培养起来的,我责无旁贷。”为了推动我国超声电机技术和产业化继续向前发展,2016年赵淳生还组织了一个“超声电机技术国家标准起草小组”,并亲自指导这个小组起草了我国首个“超声电机技术国家标准”。2018年5月在成都召开的国家标准制订会上初步审查通过。根据专家们的审查意,赵淳生发动团队全体人员又作了认真、细致的修改,并于2018.12.18.在广西柳州举行的 “全国微电机标委会年会暨国家标准审查会议”上通过。

赵淳生院士在本次会上最后说:衷心感谢全国微电机标委会和专家们的大力支持和指导,感谢大家为我国首个“超声电机技术国家标准”制订所付出的辛劳和智慧。我们要响应习主席号召,“抡占先机,直面问题,迎难而上”,在这个“国标”的基础上,制订“超声电机技术国际标准”,以推动和引领世界超声电机技术的发展!敬请在座的国标委领导和专家们继续大力支持!”

 

 

图72018.12.18.在广西柳州举行的“全国微电机标委会年会暨国家标准审查会议”上通过赵淳生院士团队起草的我国

首个“超声电机技术国家标准”(图中为赵淳生院士)

如今,已是耄耋之年的赵淳生仍然在创业的道路上攻坚克难,坚持不懈地追逐着超声电机的“中国梦”。

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