一片丹心獻航空 自主創新譜新篇
——記上海交通大學電子信息與電氣工程學院微納電子學系高級工程師段力

張雅慧

飛機被譽為現代工業的“皇冠”，而航空發動機則是“皇冠上的明珠”，是衡量一個國家綜合科技水平、科技工業基礎實力和綜合國力的重要標志。航空發動機是飛機的心臟，目前在國際上，只有美法英這3個國家獨霸商用航發最先進的核心技術，在這個領域要獲得話語權，我們就要自主研發先進的商用航空發動機。另外一方面就是“中國芯”，也就是集成電路，目前我們國家很多核心芯片還依賴于進口，關鍵與核心的設計（EDA）及制造主動權也不在我方。如果我們缺少這兩項核“心”技術，也就是大飛機的心臟和中國芯，就無法做到中國強。而上海交通大學電子信息與電氣工程學院微納電子學系高級工程師段力的科研理想和從事的科研工作，就與這兩個“心”有著密切的聯系。

這兩個“心”分屬于兩個不同學科。實際上，段力自大學以來專業一直是半導體與集成電路。1980—1987年，段力從清華大學微電子學專業獲學士和碩士學位后，就前往美國繼續攻讀微電子博士學位，畢業后一直就在硅谷LSI和AMD工作，2012年才回到國內。因為看到了微納技術和航空發動機學科交叉的機遇，所以段力才投入精力進行這項以“應用為導向”的預研，即用微納技術研發航空發動機內部高溫測量的MEMS薄膜高溫傳感器。深入兩個學科的交叉研究，必須要先“補課”。這是一項“從0到1”的突破，近10年來，段力和他的團隊與研究生們一路走來，一步一個腳印地探索、攻堅，最終交出了一系列漂亮的答卷，走出了一條具有中國特色的航空發動機智能化創新之路。

砥行探索——航空發動機的智能化

隨著人工智能（AI）技術的普及，航空發動機的智能化成為未來發展的一個重要方向。在段力看來，20世紀的航空航天追求的是“強”，但在21世紀的今天，這個關鍵詞是“智”。十年磨一劍，他們不斷潛心探索。為使航空航天技術變得更智能、更高效，他們在中國航發集團的大力支持下，實現了航空發動機的渦輪葉片表面原位測量高達1600℃瞬態高溫表面溫度，取得了一系列自主創新成果，從無到有地建立了一整套航空發動機高溫傳感器制造與測量關鍵技術。段力和研究生利用交大校徽的圖案在航空發動機渦輪葉片集成表面制作薄膜型高溫傳感器，不僅美觀而且實用，還將“愛國榮校”的校訓直接寫在了我國航空發動機的渦輪葉片上。值得一提的是，2017年，段力團隊首次以電氣與電子工程協會IEEE會員身份“打入”美國航天航空學會（AIAA）領域的年會，自那時以來段力團隊每年在AIAA上都有論文發表。能夠讓航空航天領域認可電力電子領域的工作，可見段力所取得的科研成果是多么可圈可點。

立足國情——創新發展電力航空

中國制造，當以創新為魂。縱觀人類發展歷史，創新始終是一個國家、一個民族發展的重要力量。在段力看來，中國航空領域的科研技術創新，仍需要立足于社會發展的大背景而展開。

21世紀是電氣化帶動的世紀，電動汽車已經逐步開始替代燃油汽車，這不僅歸功于技術的力量，而且歸功于我們國家體制的優勢，可以由政府強力推行更科學合理、更綠色環保的技術來替代落后的、不可持續能源的動力出行方式。中國在電動航空發動機領域，也可以走出屬于自己的創新道路來。從必要性來講，“打得一拳開，抵過百拳來”。研發電航發是一種彎道超車，可以規避傳統航空發動機很多技術壁壘；從可行性上看，我國在永磁電機、高能密電池技術尤其在體制上均處于世界領先和優勢地位。在電動航空這個新興領域，我國有望與發達國家并駕齊驅，走出一條具有中國特色的電力航空新路。段力和團隊目前在著重研發永磁電驅動輪緣驅動噴氣機與先進的航空電源整合技術，這又是一條創新之路、一個從“0到1”發展的領域，在段力看來，這條路是未來航發“非常值得走”的路。

航空發動機葉片表面集成的交大校徽，薄膜高溫傳感器的3D立體顯微鏡照片。

20座正三角流線型電力飛機由9個電航發分布式驅動

孜孜不倦——鍛造與培養國之大器

2014年，學校創新性地創建工科大平臺，從一開始，段力便參與了學科建設。工程學導論課程探索性很強、沒有標準教材，段力通過幾年教學積累的摸索與積淀，撰寫了《工程導學》一書。這本書整合上海交大船材機電四大院的工程學共性。書中首次提出，工程學是科學、技術、社會人文學的有機結合，工程學包含做人和做事、缺一不可。此書提取工程學共性的精髓與方法，幫助學生從高中態→大學態過渡，從約束空間→自由空間、從被動學習→自主學習轉化。《工程導學》指出工程學不僅需要“知識就是力量、團結更是力量”，還需要做好事、做對人。在段力看來，工程學就是科技·人文·白日夢的結合。

段力直言，自己回國教書之后，才越來越體會到教學中蘊藏著巨大學問。在他看來，教學和科研是雙翼，缺一不可。沒有科研的教學如無源之水，而沒有教學的科研很像是實驗報告沒有外延。教育不僅要學會教、而且要懂得育；科研不僅要能做出來，也得會說出來。在與90后、00后多年的互動中，段力也能深切感受到新一代學子在尋夢路上的迷茫。通過這幾年研導的經歷，他又與交大出版社合作編撰了《讀研葵花寶典》一書，整合了導研的體悟，從讀研的視角，通過具體過程和案例，講解了建筑“外功”（能畢業、找工作）的武功秘籍，也幫助研究生培育“內功”（夢想與激情），充分把握在研光陰，更好融入祖國與世界的廣闊天地。

“夢在前方、路在腳下、我在路上”。回首過往，段力一直以清華大學“自強不息，厚德載物”，交通大學“飲水思源，愛國榮校”的校訓鞭策與激勵自己，心懷感恩、砥礪前行。展望未來，他將繼續耕耘，繼續開花結果。把航發傳感、輪緣驅動、3D高能密超電容3個智能航發項目做大做強。在教育層面，把修齊治平、格物致知、知行合一中國傳統教育觀與實際教育活動結合起來。在段力看來，自1949年開始，中華民族經歷了從站起來到富起來、強起來的轉變，中國強不光是物質強，更是精神上的強大，中國人素質的強大是正確的中華民族教育觀，以前的清華之志是“強國富民”，未來的清華之志是“富國強民”。