超聲電機：小裝備，大作用

文/田立豐

（作者單位：南京航空航天大學）

超聲電機作為一種新型的微電機，在辦公自動化設備、精密儀器儀表、計算機、工業控制系統航空航天、智能制造等領域都有著廣泛的應用前景。與傳統電機相比，超聲電機具有結構簡單、小型輕量、響應快、噪聲低、不受磁場干擾、運動精確度高等諸多優點，另外還具有耐低溫、耐真空等適應太空環境的特點。自20世紀90年代初投入商業應用至今，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。

南京航空航天大學“高性能壓電驅動系統關鍵技術”引智基地就圍繞著超聲電機技術，開展了諸多研究。基地引進了以俄羅斯工程院院士Piotr Vasiljev教授為首的海外團隊，匯聚了包括立陶宛維爾紐斯技術大學Dalius Mazeika教授、德國漢諾威萊布尼茲大學Jrg Wallaschek教授、日本京都大學Kiyotaka Wasa教授、韓國科學技術研究院Seok-Jin Yoon教授等海外骨干。

中外青年科學家們通過基地匯聚，在壓電精密驅動及其在高端裝備應用領域開創了一片嶄新的天地，充分發揮了人才創新驅動力，有效推動了壓電精密驅動領域的快速發展，為我國壓電驅動技術的研發推廣提供了有力支撐。

聚、引、服、管、用

基地在運行中始終堅持“以我為主、精準引進、服務細節、注重實效”理念，廣納海外英才，充分發揮智力優勢，面向國家重大工程、社會經濟發展、高校學科建設，不斷提升研究水平、促進成果轉移、擴大國際影響，形成人才驅動科技創新發展的良性循環。

自運行以來，基地不斷探索、完善機制，通過“聚、引、服、管、用”，建立起良好引智環境和研究氛圍，形成一定效應。

“聚”——借助國內團隊、海外大師牽引，每年聚集美、俄、德、韓、日、立陶宛、捷克等國業內頂尖專家、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，引進建立起一支有高度、有層次、有后備的海外智力團隊。

“服”——基地與學校多部門聯動，從人才簽證、來華手續、保險醫療、科研配套、子女教育等各方面為外國人才提供全面服務，保障其“來得了、待得住、用得好、流得動”。

“管”——修訂校內基地運行管理辦法、涉外保密管理規定，依托“外國專家工作室”制度，設立專人專崗，對海外團隊人員進行成建制、精細化、人性化管理。

“用”——國內團隊與海外團隊分組對接，結成對子共同開展研究。海外團隊人員在引進后能更好、更快地投身融入到現有研究中，發揮自身作用。

在良好機制保障下，基地為高端裝備驅動控制系統的輕量化、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競爭力、產業影響力、國防威懾力作出了貢獻，基地外國專家團隊也榮獲各類獎勵。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獎、2017年江蘇省五一勞動獎章。Dalius Mazeika教授入選江蘇省外專“百人計劃”，2015年榮獲南京市金陵友誼獎。

增添“縫隙之眼”

由于超聲電機的工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動來進行驅動，因此也是“高性能壓電驅動系統關鍵技術”引智基地的主攻方向。在良好的平臺運行機制下，海內外專家聯合，對現有超聲電機大量計算、實驗、研究，設計出新款型號超聲電機，大幅提高了其工作溫度和服役時間，該成果在嫦娥三號、嫦娥四號探測器上均有運用。

基地設計的另一款薄型超聲電機，采用低電壓驅動，可大幅減小驅動電源的體積和重量，在此基礎上制作的納米級飛行器，原理樣機最小重量僅2克，載重達8克，其重量和載重都達到國際領先水平，對人類無法觸及空間的偵察和探測，為監控、搜尋、救援、作戰增添“縫隙之眼”，也可以集群化使用，具有重要的國防價值。

2013年，基地研究的“大行程、高精度、快響應直線壓電電機”項目還獲得國家技術發明二等獎。

引智基地主要成員合影

“雙創”團隊，促成果轉化

除面向重大工程外，基地還對焦產業升級，關注經濟社會發展。

海內外團隊成員共同設計研發50多種超聲電機，聯合完成20多項發明專利申報，其中一系列產品在第十六屆中國國際工業博覽會上進行成果推廣。基地負責人趙淳生院士獲得“何梁何利基金獎”，以表彰其在自主知識產權技術創新推進中的貢獻。

基地還整合海內外智力資源、行業企業資源，申報獲批省“雙創”團隊，將技術引入企業，引入產品，更大規模、更廣范圍、更好效益地發揮基地研究成果。隨著成果的進一步轉化和應用，必將為高端裝備產業作出貢獻，帶動經濟升級轉型、快速發展。

道阻且長，行則將至

在海外智力團隊的推薦、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任了壓電材料及其在作動器上的應用國際研討會常設委員會委員。基地新創立了國際期刊Energy Harvesting and Systems，楊穎教授當選國際咨詢委員會委員和2014年副主編。基地負責人趙淳生院士還榮獲“超聲電機技術突出貢獻獎”“超聲電機終身成就獎”2項國際獎，均為國內首人。出版的中文專著《超聲電機技術與應用》和英文專著Ultrasonic Motors：Technologies and Applications被國際同行評價是領域內里程碑式著作，對超聲電機及其學科的發展建設作出重大貢獻。

壓電驅動技術以納米級運動控制精度、微秒級響應速度，給傳統機械執行機構注入了新的活力，對提升國家的科技影響力、產業競爭力和國防威懾力產生了重要影響。

“高性能壓電驅動系統關鍵技術創新引智基地”通過平臺化人才集聚效應吸引了大量的外國專家，開展了豐富的國際合作，在科學層面和應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用前景。然而攻克壓電精密驅動技術瓶頸道阻且長，只有不斷開放，勇于創新，充分發揮人才科技驅動力，才能攻堅克難。