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        黃永安:開奇思妙想 找攻關(guān)方向

        2021-10-21 06:34:30田豆豆
        發(fā)明與創(chuàng)新 2021年29期
        關(guān)鍵詞:永安飛行器柔性

        文/ 田豆豆

        黃永安在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)(圖/《人民日報(bào)》)

        “大家能看出多少與柔性電子相關(guān)的技術(shù)?皮膚柔軟、可拉伸,并擁有多功能觸覺,眼睛擁有自適應(yīng)變形能力的視網(wǎng)膜,肌肉柔軟、靈活而有力量……”在華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)舉辦的一場科普講座上,黃永安生動形象的講解,讓同學(xué)們腦洞大開。

        作為華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、柔性電子研究中心副主任,80后科學(xué)家黃永安獲得過不少榮譽(yù):國家杰出青年科學(xué)基金、“科學(xué)探索獎”、湖北省自然科學(xué)獎一等獎、日內(nèi)瓦國際發(fā)明展特別金獎;發(fā)表研究成果相關(guān)學(xué)術(shù)論文100余篇,獲得國家發(fā)明專利授權(quán)70余項(xiàng),成果轉(zhuǎn)化2000余萬元……

        從柔性顯示到機(jī)器人電子皮膚、穿戴式健康醫(yī)療設(shè)備等,他的研究正在一步步將曾經(jīng)的“科幻”變成現(xiàn)實(shí)。

        懷揣對未知的好奇,勇敢向前探索

        像紙張一樣又輕又薄的柔性顯示屏、像鳥類一樣飛行的變體飛行器、像紋身一樣貼身的穿戴式健康監(jiān)測儀器……今天,這些新潮酷炫的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在市場上,柔性電子技術(shù)應(yīng)用廣泛、前景廣闊。

        大約10年前,30歲的黃永安第一次帶著他的研究課題“柔性電子電流體噴印制造”亮相一個(gè)科學(xué)論壇。他研究的電流體噴印技術(shù),可以把電路像打印紙張一樣打印在柔性基底上?,F(xiàn)場有專家提出:“這項(xiàng)技術(shù)能用來干什么?”那時(shí),柔性電子及相關(guān)技術(shù)對大多數(shù)人來說還很陌生,應(yīng)用前景比較模糊,面對質(zhì)疑,黃永安一時(shí)無法給出確切的解答。

        “你的研究非常前沿,也非常具有前景,一定要排除萬難,堅(jiān)持到底?!睍笠晃粚<业臒崆楣膭?,讓他進(jìn)一步堅(jiān)定了信心。2013年,黃永安所在的華中科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院和數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開始持續(xù)投入,建成獨(dú)具特色的柔性電子制造實(shí)驗(yàn)室。從此,他圍繞柔性電子制造方向一路創(chuàng)新,不斷突破。

        談及個(gè)人成長經(jīng)歷,黃永安說:“我是村里出的第一個(gè)大學(xué)生,大學(xué)給我打開了廣闊的世界,激發(fā)了我探索未知的濃厚興趣?!?/p>

        2007年,黃永安在西北工業(yè)大學(xué)獲得博士學(xué)位,進(jìn)入華中科技大學(xué)任教。一次偶然機(jī)會,他在《科學(xué)》雜志上看到一篇論文,介紹硅可以實(shí)現(xiàn)可拉伸,并且將來有望用于可拉伸的柔性電子。“我突然有種‘怦然心動’感覺,并決定為之奮斗?!秉S永安說。

        “我很喜歡問學(xué)生,是否喜歡看科幻片、觀測大自然,對未來有什么期待?!秉S永安覺得,只有懷揣對未知的好奇,勇敢向前探索,才可能立志成為一名科學(xué)家。

        研究瞄準(zhǔn)“人無我有,人有我精”

        隨著柔性電子研究越來越熱門,黃永安開始思考,要做別人沒做過的研究。他想到了飛行器。“飛行器對穩(wěn)定性要求很高,所以上天前必須進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)?!秉S永安介紹,風(fēng)洞試驗(yàn)是把飛行器模型固定在風(fēng)洞中,通過準(zhǔn)確測量氣流的速度、壓力、溫度等參數(shù),推算飛行器在各種復(fù)雜飛行狀態(tài)下的氣動特性,往往需要試驗(yàn)數(shù)次。

        “但如果給飛行器‘蒙’上電子皮膚,它可以直接‘感知’環(huán)境的溫度、摩阻、壓力、流速,以及自身的振動、應(yīng)變、健康狀態(tài)等,并將相應(yīng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)分析,這樣一次風(fēng)洞試驗(yàn)就能測出所需數(shù)據(jù),不僅大大節(jié)約了試驗(yàn)周期和成本,而且測量更加精確?!?/p>

        這項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“大面積柔性電子曲面共形制造及智能蒙皮應(yīng)用”資助。黃永安對柔性電子技術(shù)的理論研究不斷突破,同時(shí)不斷拓展著技術(shù)的應(yīng)用邊界。

        人無我有,人有我精,是黃永安做研究的標(biāo)準(zhǔn)。“我常常問學(xué)生,這個(gè)研究的價(jià)值何在?國內(nèi)外有沒有人在做?為什么沒做,是沒想到,還是做不了?別人能做出來的,我們就不要做了?!秉S永安說。

        如今,全世界科學(xué)家都在探索應(yīng)用柔性電子技術(shù)?!皣a(chǎn)裝備要崛起,解決‘卡脖子’問題,除了在老賽道上激烈競爭,還需要開道超車,力爭跑在前面!”黃永安說,研制一臺全新裝備,從基礎(chǔ)理論到工藝原理、關(guān)鍵技術(shù),再到原理樣機(jī)、工程樣機(jī),差不多需要10年時(shí)間,而后能否順利市場化還是未知數(shù)。所以,科學(xué)家必須瞄準(zhǔn)前沿,遠(yuǎn)早于市場需求開始新技術(shù)的研究。

        成果要寫在期刊上,也要寫在大地上

        科普講座現(xiàn)場的大屏幕上,一顆跳動的“心臟”外布滿金色曲線?!斑@顆‘心臟’外包裹的是超薄而透明的電子皮膚,皮膚上的金色曲線可以起到健康監(jiān)測作用?!秉S永安向臺下的同學(xué)們介紹道。

        在大健康領(lǐng)域,柔性電子應(yīng)用范圍廣闊:通過人機(jī)交互讓殘障人士擁有行動自如的義肢,為老年人提供健康監(jiān)護(hù)服務(wù),制造有智能手環(huán)功能的電子紋身……“研究成果既要寫在期刊上,也要寫在大地上?!秉S永安說。

        何謂有用?黃永安認(rèn)為,科技工作者要重視前沿科技的理論創(chuàng)新,要重視發(fā)表論文但又不能“唯論文”,特別是機(jī)械專業(yè)的研究人員,更應(yīng)緊跟國家重大產(chǎn)業(yè)布局,把論文寫在車間里、寫在貨架上。

        經(jīng)過10多年在柔性電子技術(shù)領(lǐng)域的探索,黃永安團(tuán)隊(duì)取得了理論與應(yīng)用雙豐收。穿上防塵衣、戴上帽子和鞋套,走進(jìn)柔性電子研究中心的無塵實(shí)驗(yàn)室,黃永安自豪地指著第一件裝備介紹:“這是我們自主研發(fā)的電流體噴墨打印機(jī),與國外采用完全不同的技術(shù)路線,性能、像素等參數(shù)超越國外,單孔噴頭的價(jià)格大幅降低?!?/p>

        “搞科研,需要興趣、需要持之以恒,也需要聰明的巧勁?!比缃瘢S永安每天總有忙不完的工作,但他總是精力充沛,笑容滿面。所熱愛的攻關(guān)方向,心中的奇思妙想,給了黃永安在科研路上前行的不竭動力。(據(jù)《人民日報(bào)》)■

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