大国重器背后的“90后” 汪泽:精密机械的操控者 于毫厘之间细雕琢
光刻机上的晶圆如何能精准地进行光刻、制作出纳米级的集成电路?数控机床如何加工出复杂精巧的零件?工厂中的机器人如何快速对准每一个螺丝钉……看得见的操作背后,是一套看不见的精密运动控制系统。“控制是帮助事物实现秩序的一套逻辑”,而汪泽就是这套逻辑背后的设计师。从保家卫国的大国重器,到事关百姓衣食住行的民生应用,在科研攻关第一线,清华大学“90后”青年教师汪泽正挥洒青春汗水。
勇攀“精密机械的珠穆朗玛峰”
2020年,从天津大学直博清华的汪泽顺利拿到了博士学位,完成了两年博后工作,2022年,他正式留校,在清华大学机械工程系机械电子工程研究所担任助理研究员,主攻机电系统精密运动控制与轨迹规划、智能制造装备方向。从项目申报、竞标、核心技术研发、项目需求对接、技术方案验证、线下测试到产品落地,以及后期扩大技术影响力,用汪泽的话说,“我们课题组就好比一个小型创业公司,不管是技术研发、项目攻关还是其他的琐事,都要事事关心”。
螺蛳壳里做道场,做机械控制和装备最关键的就是精度,以及设备、程序的可靠性,汪泽和同事们孜孜以求。汪泽所在团队为科技部重点领域“IC装备精密机械与测控”创新团队,以团队所承担的光刻机工件台项目为例,众所周知,指甲盖大小的芯片集成了几十亿甚至上百亿个晶体管,对制造芯片的光刻机精度要求可以说是近乎苛刻。光刻机始终保持高速运动,通过“线动成面”的方式完成小区域内的高精度光刻。但这个动的过程可不简单,要求工件台和掩模台要在高动态运动下实现优于2纳米的同步运动精度。汪泽说,这相当于两架时速1000公里的飞机并排飞行,两者在任意时刻的飞行位置偏差不超过头发丝直径的八十分之一,如此极端的性能指标使得光刻机工件台被誉为“精密机械的珠穆朗玛峰”。
失之毫厘、差之千里,任何环节都不容有差池。反复调试设备、解决各种Bug,工作看似枯燥,但每前进一小步,成就感便油然而生。“十年磨一剑,百天一纳米”,从最开始对光刻机和工件台几乎一无所知,到完成我国第一台10纳米同步精度的气浮运动台、第一台适配光刻机整机要求的双工件台α样机,再到现如今面向最先进极紫外工艺的真空磁浮台,“我所在的团队用行动和事实有力地证明,我们可以”,汪泽说。
“大国重器”背后的耕耘者
目前,我国的高铁运营里程超过4.6万公里,位居全世界第一,甚至超过世界上其他国家的总和。“大国重器”背后,凝聚着科学家们无数心血。最近,汪泽正忙着设计研发一款高铁接触网运维检修机器人。
“人们看到的是白天高铁飞速运行,殊不知夜间检修工作更为关键。以‘班味’最浓的京沪高铁为例,全长1300多公里,基本每1公里就要配一个班组进行高强度的维护检修,要查看高铁接触网上的螺栓有无松动,吊弦是否脱落、断裂等等,每一个小疏忽都可能威胁高铁安全运行,可见高铁运营维护的人力物力成本很大。我们就在思考,能不能设计出一个自动检修机器人,尤其是高海拔、高寒等环境恶劣地区,用机器去解放人力,同时保证检修运维效果。”汪泽说。
目前成熟的机器人应用很多,把相关技术迁移过来不就可以吗?汪泽表示,机器人在室内稳定工作环境下的技术确实比较成熟,但到了野外,一天之中光照强度的变化会直接影响机器人摄像头捕捉,低温、大风、高腐蚀等极端条件层出不穷,更别提各类不确定因素,比如天上飘来的塑料袋、停了一只小鸟,人很容易辨别,但机器人就不一定能随机应变了,机器人在应对非结构化环境方面仍是个难题,我们也在不断攻克。“我们课题组负责机器人本体设计制造、安全控制方法、机器人测量定位技术等等,最近在做集成,下一步准备装车试验,明年计划到即将开通的广湛高铁进行线下测试。”
这只是汪泽及其课题组所负责项目的冰山一角。飞行器、光刻机、高铁……科技的力量在悄然改变着人们的生活,每一个微小进步背后,是汪泽这样的科学工作者在日以继夜地付出。
干惊天动地事,做隐姓埋名人
今年秋季新学期,汪泽的角色又多了一重——担任清华大学机械系新生班班主任。巧的是,这个班级的班号竟是“404”:这是清华机械系历史上从没有过的班号;从互联网的角度来说,意味着内容无法找到。他跟同学说:“这个班号,注定了你们要干惊天动地事,做隐姓埋名人。”
“从小到大,我们都说要当社会主义的接班人,但没人告诉我们怎么接班。当你们踏入清华机械系的一刹那,命运的齿轮可能就已经开始转动了。当你们在学校打好基础,慢慢地去做国之重器,这些是真的能够为国家话语权、国防安全、人民健康发挥切实作用的。”
今年是中国第一颗原子弹爆炸60周年,最近,汪泽专门组织学生们去观看了清华大学经典原创话剧《马兰花开》,这部剧讲述了两弹元勋邓稼先为祖国核武器事业呕心沥血、忘我奋斗的不平凡人生。他对学生说:“家国情怀其实就在潜移默化之间,藏在你的每一个选择和奋斗里,哪怕是做好一道微积分习题。或许未来的国之重器里,就有一串来自你写的代码。”
如今,汪泽和学生打成一片,和学生一起上集体自习,带学生做项目,他乐于看到学生的成长进步,如同看到了当年刚刚踏入校园时懵懂的自己。“做科研工作就像一场接力,需要一代又一代人去接过前人的一棒,不断前行、迭代、更新。”汪泽说。
文/北京青年报记者 蒋若静
更新于:8天前