張雅慧

2022年9月15日，臺風(fēng)“梅花”攜強(qiáng)風(fēng)雨降臨滬上，位于上海中心大廈、重達(dá)1000噸的阻尼器再次出現(xiàn)肉眼可見的擺動，使得上海中心大廈這座建筑高度超過600米的摩天巨擘安然無恙地屹立于風(fēng)暴之中，維持其上海之巔的“榮譽(yù)”與“尊嚴(yán)”。

關(guān)于這個“定樓神器”的責(zé)任與使命，早在其研發(fā)之初就已被預(yù)設(shè)好：此阻尼器是世界上首個電渦流擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，也是國際上首次將電渦流阻尼應(yīng)用于超高層建筑的風(fēng)阻尼器。它完全由我國自主研發(fā)，目的就是通過吸振原理，幫助高層建筑抵御“風(fēng)雨飄搖”的危害，維護(hù)國民生命安全?！斑@是減振、防震相關(guān)理論一次極具代表性的落地應(yīng)用，是將論文寫在祖國大地上的絕佳范例。”來自上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院無人艇工程研究院的副研究員王敏如是說道。

物體循直線或曲線出現(xiàn)搖、抖等現(xiàn)象，謂之“振”；偏移其原本位置，則謂之“動”。與“震動”一詞有所差別的是，前者強(qiáng)調(diào)“往復(fù)”與“規(guī)律”，存在一定的周期性，可用于形容某個物理量的周期變化過程；后者則傾向“無序”與“隨機(jī)”，大約等同于“動蕩”的表層含義。在生活中，振動現(xiàn)象無處不在，無論我們是否感知得到。通常情況下由于已經(jīng)司空見慣，其影響并不大，但放在軍事工程、科學(xué)研究與精密探測等精益求精的行為之中，這種自發(fā)且難以抑制的自然現(xiàn)象便很可能成為制約其快速發(fā)展的根本因素所在。因此，在距離上海中心大廈僅有十幾公里的上海大學(xué)中，就有像王敏一樣的一群人，他們數(shù)年如一日堅守在崗位之上，同“振動”這一看似不起眼但實(shí)可掀起軒然大波的問題持續(xù)斗爭。他們勇于承擔(dān)、甘坐冷板凳，為我國軍工利刃、國計民生、海洋探測等戰(zhàn)略發(fā)展方向盡心竭力，孜孜不息。

啟蒙：一碗傳承至今的“深夜小面”

“其實(shí)我最初的志向并不是從事減振研究?！蓖趺袈殬I(yè)生涯的開端多少有些出人意料。2012年，在告別了武漢理工大學(xué)后，碩士畢業(yè)的王敏為華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任陳學(xué)東教授的學(xué)術(shù)造詣與人品所深深折服，不遠(yuǎn)千里，慕名而來?！拔冶究萍按T士階段的學(xué)習(xí)方向都是機(jī)械制造及自動化，具體來說就是機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)。當(dāng)時陳教授的學(xué)術(shù)成果在業(yè)內(nèi)頗具盛名，所以我目標(biāo)明確，一定要跟隨陳教授繼續(xù)機(jī)器人方向的深造。”然而，拜入恩師門下后，陳教授卻將王敏劃歸在未來深研減振技術(shù)的組別之中。

王敏

“是我的能力不夠嗎？我從前的努力都白費(fèi)了嗎？”即將“跨行”時，王敏陷入了自我懷疑，“坦誠講，我當(dāng)時對導(dǎo)師的決定產(chǎn)生了一些負(fù)面情緒?！钡趺舻男愿袷菢O為磊落直率的，他很快就與陳學(xué)東教授當(dāng)面溝通了這個問題。而他得到的答案總結(jié)起來只有4個字，卻也重若千斤——國家需要。“陳教授非常理解我的困惑和迷茫。結(jié)合他當(dāng)時正投身于光刻機(jī)技術(shù)的攻關(guān)歷程，他語重心長地跟我講了很多國家發(fā)展正在面臨的技術(shù)瓶頸，也闡釋了減振技術(shù)等基礎(chǔ)研究對推動行業(yè)進(jìn)步的重要性。我聽得熱血沸騰，也明白了教授的良苦用心?！弊源耍趺艟蛯⒆约旱囊活w紅心全數(shù)奉獻(xiàn)給了超精密主被動減振系統(tǒng)、高速高精運(yùn)動生成與控制、機(jī)械動力學(xué)等彼時尚屬陌生的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。

納米精度工作臺是微型電子器件（又稱“IC芯片”）光刻機(jī)的三大核心部件之一，制造難度極大，我國在相關(guān)領(lǐng)域又長期被“卡脖子”，發(fā)展進(jìn)度緩慢。但隨著智能時代的來臨，戰(zhàn)略需求的調(diào)整，一切正在發(fā)生改觀。由陳學(xué)東教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)便是其中一股堅實(shí)的支持力量，這些有識之士集結(jié)在一起，旨在建立一套基于超精制造裝備多場耦合動力學(xué)模型的納米精度多自由度工作臺，并將其搭載于國家自主研發(fā)的光刻機(jī)之上，彼時王敏也有幸參與其列。“當(dāng)時我接到任務(wù)都不敢相信，覺得能參與如此體量、規(guī)模的項(xiàng)目簡直就像做夢一樣?！彼?，他忐忑、謹(jǐn)慎、如履薄冰，深覺重任在肩不敢辜負(fù)，三省吾身后仍覺自己的知識積淀還不夠豐厚。要彌補(bǔ)這一點(diǎn)，他的方法就只有一個字——磨。這不僅是從書海中提煉知識的過程，更是一段磨礪科研心態(tài)的修行之路。學(xué)校不遠(yuǎn)處的深夜面館，成了團(tuán)隊(duì)加班、補(bǔ)充能量的“加油站”，“我們常調(diào)侃說：問題解決不了怎么辦，通宵攻關(guān)來碗面”。至今這一玩笑之語仍在實(shí)驗(yàn)室中口口相傳。

雖然過程是波折的，但結(jié)果卻是欣喜的。在協(xié)同光刻機(jī)攻關(guān)的項(xiàng)目之中，王敏針對超精密裝備納米精度生成的微振動問題，提出了基于空氣彈簧與磁負(fù)彈簧的正負(fù)剛度并聯(lián)抑振技術(shù)、基于模態(tài)解耦的天棚阻尼生成控制方法與相位遲滯補(bǔ)償前饋控制方法，成功研制出了超低頻主被動復(fù)合減振系統(tǒng)。同時，他也見證了“寶劍”被一眾學(xué)者合力鍛造而出的過程——我國首臺IC芯片光刻機(jī)和國產(chǎn)首臺封裝光刻機(jī)現(xiàn)世，使這一行業(yè)實(shí)現(xiàn)了“從0到1”的重大突破。目前設(shè)備早已被成功應(yīng)用于上海微電子裝備有限公司、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)，王敏所在團(tuán)隊(duì)也憑借此成果榮獲2018年湖北省技術(shù)發(fā)明獎一等獎與2019年國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

深研：一股翻騰在心中的滔天巨浪

2018年是王敏入職上海大學(xué)的第一個年頭。在正式加入教育部“海洋智能無人系統(tǒng)裝備”工程研究中心、上海市“智能無人艇系統(tǒng)”工程技術(shù)中心之前，王敏也曾經(jīng)歷過一段較為艱難的團(tuán)隊(duì)建設(shè)過程?！盎I建隊(duì)伍最主要的困難就是人手緊缺，剛開始我身邊只有一兩個學(xué)生，凡事都要親力親為，大到設(shè)計把關(guān)，小到零件采購。”但他一度樂在其中，“這樣我才能切實(shí)深入到研究落地的每個環(huán)節(jié)中去，畢竟‘絕知此事要躬行’，對于一個新人來說這種鍛煉機(jī)會是很寶貴的。而且，我也絕非孤立無援，校方和我的領(lǐng)導(dǎo)——上海市智能無人艇系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任羅均、教育部工程中心主任謝少榮、無人艇工程研究院院長彭艷及執(zhí)行院長蒲華燕等都給予了我非常多的幫助和指導(dǎo)?！?/p>

依托和諧的科研氛圍，再加上“以所學(xué)報國”的信念，王敏帶隊(duì)向機(jī)械振動的抑制問題再次“進(jìn)軍”，繼續(xù)從事超精密主被動減振系統(tǒng)建模與計算、高速高精運(yùn)動生成與控制、智能材料基因編輯、智能結(jié)構(gòu)振動抑制、高性能振動主動控制等方面的研究，但與此前略有差別的是，這一次，面向“建設(shè)海洋強(qiáng)國”的強(qiáng)勢號召，他的方向是海洋、是深藍(lán)，其“對手”則是風(fēng)暴、是浪涌。

振動抑制技術(shù)素來被學(xué)界視為國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)領(lǐng)域的共性難題，但其同時也是空天探測、海面觀測等重大裝備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是重大科學(xué)工程中先進(jìn)光電探測裝備在復(fù)雜工況下服役性能的根本保證?！八粌H決定著各種運(yùn)載、制造、作業(yè)、檢測等裝備的運(yùn)行精度和穩(wěn)定性，還事關(guān)裝備結(jié)構(gòu)的安全和壽命，是制約航空、航海等軍事裝備發(fā)展水平的共性關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著各種裝備的運(yùn)行環(huán)境、服役性能向極端方向發(fā)展，這些裝備對振動性能指標(biāo)的要求正在不斷挑戰(zhàn)極限。各種軍事環(huán)境中的儀器和裝備對工作環(huán)境要求嚴(yán)苛，但其載體的工況卻異常復(fù)雜：振動大且低頻突出，唯有高性能抑振才能保證這些儀器與裝備安全可靠地運(yùn)行。”王敏補(bǔ)充道，“對于軍艦、潛艇等國防武器裝備而言，振動噪聲水平的高低更是其‘聲隱身’的前提，決定其在戰(zhàn)場上的生死存亡?！?/p>

面對此種嚴(yán)峻態(tài)勢，王敏作為團(tuán)隊(duì)中的骨干力量，責(zé)無旁貸地投入了抑振及減少噪聲的科研隊(duì)列之中。4年之中，他先后主持并參與了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于剛度解耦設(shè)計與阻尼在線生成的無人探測裝備雙環(huán)主動抑振控制”、國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“基于巨電流變液頻變阻尼在線調(diào)節(jié)的高海況無人艇探測裝備抗擾控制研究”、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目“仿生水蛇機(jī)器人動力學(xué)與運(yùn)動控制及整機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”、科技部02重大專項(xiàng)課題“高性能超精密主動隔振系統(tǒng)研發(fā)”、裝備發(fā)展部領(lǐng)域重點(diǎn)基金項(xiàng)目“基于電/磁流變材料的阻尼控制新器件”等一系列國家基礎(chǔ)研究和重大工程；研制了多套具有自主知識產(chǎn)權(quán)并在相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)應(yīng)用的多自由度主被動隔振系統(tǒng)，如六自由度壓電式Stewart平臺、多自由度水聽器減振平臺、多自由度水聲誘餌隔振平臺及多自由度光纖傳感減振平臺等多款主被動減振裝置。

“科學(xué)技術(shù)的競技與經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療等領(lǐng)域一樣，都是‘沒有硝煙的戰(zhàn)爭’。全球頂尖高校、頂尖團(tuán)隊(duì)都是主力軍。在這樣的戰(zhàn)場上，我們絕無懈怠的理由?！闭\如王敏所言，強(qiáng)國之路仍在繼續(xù)，翻涌在無數(shù)科研工作者心中的巨浪也從未平息。