曾有许多人儿时喊话“长大后想当科学家”,庄捷辉在毕业后用自己的方式实现了儿时的梦想,而且还作为一名优秀的研究生导师,带领更多学生实现科研梦。
时光倒流到2017年,党的十九大报告指出“加快建设创新型国家”。此时的庄捷辉,还是一名广东顺德创新设计研究院(以下简称“创研院”)与汕头大学联合培养计划的研究生。
▲庄捷辉 广东顺德创新设计研究院
物联网与传感器专业部硬件工程师
在读研实习期间,MEMS(微机电系统)行业远超全球芯片行业增速的发展速度引起了庄捷辉的注意。
他预见到这类运用在传感器上的工艺制造技术,对抢占物联网未来发展制高点意义重大,同时也痛心我国MEMS不管从技术上还是从商业上,彼时都落后于发达国家。
为了打破核心技术被“卡脖子”的被动局面,身为工程师的庄捷辉每天“像科学家那样”思考创新,通过不懈努力,成功实现MEMS惯性传感器核心器件全国产化,进一步开展军用领域的应用研究,开启一条国产替代进口的逆袭之路。
▲广东顺德创新设计研究院
助力国货打破技术“卡脖子”
在创研院的一年四季里,都能看到庄捷辉的忙碌身影,最近赶上重要项目节点,他整日穿梭在实验室和办公室间,时而神情专注,时而步履匆匆。
庄捷辉参与研发的高精度MEMS惯性传感器,比日常生活使用的普通传感器精度要高近2000倍。
它可以捕获运动物体的运动姿态,从而实现对它轨迹的自动导航,可以应用在高精尖的航空航天产品、军事武器的自动导航,其内部结构精细程度如同头发丝的千分之一,此前曾是“卡脖子”技术,常年被国外垄断。
▲工作中的庄捷辉
早在研究生学习时期,庄捷辉就投身于国产MEMS应用的突破。2017年,庄捷辉作为汕头大学与创研院联合培养计划的研究生,接触并参与了北京大学的一个MEMS项目,往后便依托创研院平台,围绕这个项目开展科研论文、专利申请以及毕业论文创作。
军用产品开发具有一定的技术门槛,零基础开始研发的庄捷辉,除了稳固原来的机械电子工程专业知识外,还学习微机械电子系统、超快光学等,他回忆道:“学得很杂,但是很全面。”
▲庄捷辉团队设计研发的MEMS惯性传感器
MEMS惯性传感器开发难度大,开发周期长,研发人员面临的挑战是方方面面的。如今市面竞品更新迭代速度飞快,而核心技术则是需要经过长时间的积累。
“沉淀一下我的知识,继续把事情做深入”庄捷辉毕业后,怀着对MEMS惯性传感芯片国产化应用的强烈愿望,选择留在创研院沉淀自己,用时间积攒实力,用坚持成就创新。
如今庄捷辉与团队研发的MEMS惯性传感器核心器件实现全国产化,核心算法完全自主研发,供货稳定性与信息安全性均可得到可靠保障,并与西安现代控制技术研究所(中国兵器工业第203研究所)合作开展军用惯性导航系统。
“对标全球范围其他厂家的产品,虽然性能指标尚未达到业内第一,但由于其产品稳定性与制造良品率高,因此具备可批量化生产的能力,具有真正实现军事武器应用的优势。”
▲庄捷辉团队设计研发的MEMS惯性传感器
首创工艺路径 突破传感器精度
创新之路并非一帆风顺,面对提高传感器精度的难题,庄捷辉与团队研究通过激光加工技术来突破关键工艺,这在国内属于团队首创的新尝试。他介绍,飞秒激光常应用于近视矫正手术中,其实它在微纳加工领域也很受重视。
飞秒激光是持续时间为飞秒或更小量级的超短电磁脉冲,这种脉冲通常也被称为超快脉冲,它的瞬时功率非常高,具有精确的靶向聚焦定位特性,因此可应用于先进的微纳结构的加工工艺中。“MEMS与飞秒激光两种技术的融合,能够使现有产品的精度得到一个数量级的提升。”
“工艺创新也是一种创新发明,就像下厨,一样的材料,大家做出来的味道不一样”,庄捷辉与团队深知工艺是一种核心技术集成,涵盖结构设计、医学仿真、温度补偿标定,只要掌握关键工艺,突破“卡脖子”瓶颈就从容许多。
在不断克服艰难险阻的路上,庄捷辉为自己的事业感到自豪,只要产品实现完全了国产自主化,掌握技术、设计、制造、加工,手里便牢牢把控着创新发展的主动权。于他而言,通向国产化自主可控的每一步,都极具成就感。
像科学家一样思考
在广东顺德创新设计研究院的学习平台与科研环境,庄捷辉毕业后完成了从学生到科研人员的角色转变,也从一个项目执行者变为统筹者。在工作态度、知识、技能方面都有飞跃式的进步。
▲在创研院学习工作的研究生
“学生时代的角色主要是只对接一个项目,按照项目指标完成工作,而现在我会发散性地思考更多问题,以市场为导向开发落地新产品,统筹产品发展规划,走出实验室,走进市场,倾听需求。”
要推进科技创新,庄捷辉认为要像科学家那样思考,掌握原理层面去科学统筹完成事情,积极运用科学思维去分析,驱动产品技术的不断突破。在创研院同时肩负教研工作的他,把这些奋战在实验室和市场一线时的经验所得带给学生。
他一直向学生倡导:“学习主要是提升学习能力,还有一种思维能力。”鼓励学生学会如何独立自主地历练一件事情,从中不单只领略技术层面的一些知识,而更多地去提升自己整个项目管理综合能力。
克服浮躁心理,沉淀积累知识,也是庄捷辉一直提倡的学习态度。在他看来,真正高精尖技术不是一蹴而就,而是需要时间沉淀、积累、试错、反思,从而才会有所突破与收获。
在学习党的二十大精神时,庄捷辉注意到报告提及的“培育创新文化,弘扬科学家精神,涵养优良学风,营造创新氛围”,这令他再一次明确了作为科技人才的使命,为加快实现高水平科技自立自强展现新作为。
“科学技术发展需要不懈探索和长期积累,科研人需要潜心研究,永不停息,才能不断开拓技术的广度与深度,立在世界科技前沿。”