「西部网」“芯”系国防——记西北工业大学苑伟政科研团队
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实验室中的苑伟政教授 。西北工业大学提供
在我们所见到的一些精密运转的设备中 ， 往往有肉眼看不到的核心器件在微纳米尺度空间里发挥关键作用 。 比如喷墨打印机里的微喷头、汽车安全气囊里的微加速度计等 。
在这样一根头发丝粗细的尺度下 ， 要让机械很好地动起来 ， 想想就是一件很难的事情 。
这一高深的领域有一个通俗的称呼——微机电系统（MEMS） 。 在西北工业大学机电学院 ， 苑伟政带领着自己的研究团队在这个“细如发丝”般的领域深耕了20多年 ， 蹚出了一条宽广的路 。
苑伟政科研团队在2010年和2011年获得国家技术发明奖 ， 在2019年度国家科学技术奖励大会又以“航空航天特种MEMS制造技术及其应用”成果第三次摘得国家技术发明奖 。
为航空航天事业提供关键核心器件一直是苑伟政团队不变的追求 。
“MEMS最早的应用领域就是航空航天 。 它体积小、重量轻、成本低、响应快 ， 在寸土寸金的狭小空间操作有显著的优势 。 西工大有‘三航’作后盾 ， 一定要占领这个研究阵地 。 ” 这是苑伟政经常说的话 。
微机电技术是集机械、光学、生物医学与微电子工程为一体的新兴、边缘、交叉的前沿学科 ， 被誉为“在微观领域认识和改造世界的关键使能技术” 。
然而 ， 航空航天特种MEMS具有高性能、多品种、小批量等特点 ， 必须有自主可控的研究适应其特殊性的制造技术 。
1993年 ， 苑伟政从法国国立高等机械与微技术学院学习研究后回国 ， 是我国较早开展MEMS领域研究的青年学者 。 留学归国后 ， 苑伟政在西北工业大学的支持下 ， 建立了微机械与微细加工技术研究室 ， 在学校组织开展微机电系统研究工作 。
起步总是艰难的 。 最初的研究异常艰难 ， 为解决经费困难 ， 苑伟政不断争取国家各类基金和国防重大项目资金的支持 ， 曾创造过一年写9份基金申请书的纪录 。
资金的缺乏没有让苑伟政气馁 ， 凭着迎难而上、坚韧不拔的毅力 ， 团队在一间小小的实验室里干起了宏伟的事业 。
在当时国际上 ， 相较于以往的硅基MEMS ， SOI基MEMS具有机电性能好、可靠性高等优良特性 ， 为发展航空航天特种MEMS提供了重要途径 。 团队瞄准这一研究方向 ， 开始了艰难的攻关 。
SOI基MEMS的典型结构是由数以千计的驱动检测梳齿和敏感大质量块构成的 。 一根头发丝的直径通常为60—90微米 ， 但梳齿之间的宽度仅为3微米 ， 间距2微米；而敏感大质量块间隙仅为2—4微米 。 如何在如此微小的尺寸破解高深宽比结构可控刻蚀、可动结构的无黏附释放等难题 ， 成了摆在团队面前的巨大技术挑战 。
想要占领核心技术制高点 ， 光在一个新的研究领域凑热闹是不够的 ， 需要以追求极致的韧劲打“持久战” 。
苑伟政说：“一开始可能做不到别人那么好 ， 但我们有耐心、有韧劲 ， 每一个器件都要做10来年才能做出来 。 我们是靠团队精神一次次克服失败前进的 。 ”
经过无数次攻坚克难 ， 团队在国家自然科学基金及多项国家研究计划重点项目等支持下 ， 提出了SOI基MEMS制造新方法 ， 使敏感芯片尺寸减小一半 ， 而且传感器谐振频率提高了一倍以上 。 此外 ， 他们主持制订的“基于SOI硅片的MEMS工艺规范”国家标准成为迄今国际上第一个颁布的同类标准 ， 使我国跻身掌握SOI基MEMS制造技术的先进国家行列 。 团队自主研制的微剪应力传感器等6款特种MEMS产品 ， 满足了大飞机等国家重大专项和航空航天“重点型号”工程急需 。
同时 ， 团队研发的世界上第一台流体壁面剪应力测试仪等技术成果 ， 近3年经济效益超过2.5亿元 ， 制造技术推广用于60多家骨干单位 ， 并在航空发动机、智能制造、机器人、高速列车等领域具有广阔的应用前景 。
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