■“国之大者·科学家”系列

    “一个国家、一个民族，要想在世界上真正立足并赢得国际社会的尊重，必须占据高科技领域的阵地，一定要把核心技术掌握在自己手中。”中国工程院院士、西安交通大学精密工程研究所所长蒋庄德说。

    多年来，蒋庄德心怀“制造强国”目标，夙兴夜寐，埋头苦干，几十年如一日致力于微纳制造与先进传感技术、精密和超精密加工与测试技术及装备等方面的研究，在高端MEMS传感技术及核心芯片、数字化精密测量与超精密加工技术及装备的工程科技领域取得了突出成就，在微纳米技术相关基础理论和生物检测技术及仪器等方面开展创新性研究。他先后获得国家技术发明奖二等奖2项、国家科技进步奖二等奖2项，并荣获2014年何梁何利基金科学与技术进步奖、2017年首届全国创新争先奖和2020年第十三届光华工程科技奖。

    “现在回过头来看，开始做的那些基础性研究非常重要”

    20世纪90年代初，MEMS（微机电系统）和纳米技术成为世界高新科技竞争的制高点。

    “当时，美国通过半导体工艺做出硅基的静电式微电机，这是一个划时代的变革，给了我很大的震动。传统制造模式中，机电产品由分离式器件组装而成，存在一定的加工周期，而通过半导体工艺，可以一次性、大批量地制备出微型机械、电子器件和系统。”蒋庄德回顾说。正是敏锐地意识到了这一发展趋势以及其广阔的前景，1993年，他率先向学校提交了《关于立即开展纳米技术和微型机械研究的报告》，请求尽快开展这方面研究。

    作为机械、电子等学科的交叉领域，MEMS和纳米技术研究当时在国内属于新兴领域。开展这项研究，他们没有任何基础，基本处于无资金、无人员、无专业实验室的“三无”状态。当时，在科研经费紧张的情况下，学校拨了两万元钱作为启动资金，支持蒋庄德开展探索性研究。

    那是一段难忘的艰苦岁月。蒋庄德花了8000多元从微电子企业购置了5台二手设备，把办公室窗户用黑布一蒙，搭了一个简易暗室，带着几个研究生就干了起来。面对这一陌生领域，他们从最底层、最基础的研究做起，边学边做，每天除了上课就泡在实验室，在非常有限的条件下，一遍遍反复实验。也是从那时候开始，蒋庄德开始了和姚熹院士团队近30年的合作。为研制MEMS器件，经常在姚熹院士团队30平方米的超净实验室一做就是一两个月，最终成功研制出分度圆直径为300微米的硅基渐开线齿轮和阵列式硅微传感器。

    随着研究前景的日渐明晰，蒋庄德获得了越来越多的支持。1995年，团队从中科院化学所购置了扫描隧道显微镜（STM）、计算机等仪器设备，终于拥有了一个50平方米的超净实验室。随后，在学校的支持下建成了当时国内高校最大的3000平方米超净实验室。实验室硬件建设的改善提高，令蒋庄德在MEMS和纳米技术领域的研究如虎添翼。

    2000年，国家“863”计划先进制造技术领域预研项目001号“耐高温压力传感器”面向全国招标，蒋庄德团队从8家竞标科研单位中脱颖而出。项目研究过程中，他们开创性地将硅隔离技术应用到高温压力传感器的制备上，成功突破了高温下漏电流对传感器性能的破坏等难题。一年后，项目顺利通过验收，并获得科技部高度认可。后来，科技部的相关重点项目就交由蒋庄德团队领衔。一些国家重点、重大项目和企业界的任务也接踵而来。

    十年蓄力，一朝薄发。在突破了一系列技术难题之后，蒋庄德带领团队开发了具有自主知识产权的MEMS耐高温、耐高压、高过载、超高g值和集成传感器等系列产品，不仅打破了国外的技术封锁与垄断，而且很多项目成果实现了产业化，广泛应用于航空航天、兵器、船舶、石化等不同领域。

    历经20多年的不懈攻关，蒋庄德终于在国内率先将MEMS传感器技术推向工程应用，实现了从“零的突破”到高端领跑，从而踏上了发展的快车道。他将这段历程形象地概括为“十年基础、十年应用、十年上规模发展”。他欣慰地说：“现在回过头来看，开始做的那些基础性研究非常重要，正是有了这些理论和技术基础，才有了后面的快速发展。”

    凭着这种咬定青山不放松的韧劲和奋斗精神，多年来，蒋庄德带领团队，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，不断向科学技术的广度和深度进军，科研工作卓有成效。

    2019年底，新冠肺炎疫情暴发。实时荧光PCR核酸检测被世界卫生组织和多个国家确定为新冠肺炎病例确认、疑似排除和出院的依据。但是，一直以来，核心技术被“卡脖子”是PCR仪器国产化难以逾越的鸿沟。关键时刻，蒋庄德团队在国家重大科学仪器专项的支持下，攻坚克难，研制出具有自主知识产权的国产新型实时荧光定量PCR仪，并实现产业化生产，打破了我国此类高端仪器设备完全依赖进口的局面。

    据统计，30多年来，蒋庄德带领团队开展MEMS传感器与核心芯片及其系列器件、纳米计量技术与纳米器件、精密超精密加工技术及装备、精密测量技术及装备、生物检测技术及分子诊断科学仪器等方面的研究，先后承担国家和国防各类重大重点项目及其他省部委科研项目数百项。团队共获得国家技术发明奖二等奖3项，国家科技进步奖二等奖3项，省部级奖项30余项，发表论文1300余篇，授权发明专利340余项。

    “做学问、搞科研切忌跟风，要经得起各种‘热闹’干扰”

    上学至今，蒋庄德大半生的时光基本在西安交通大学度过。这所20世纪中叶响应祖国号召从上海西迁而来的著名高校，60年来扎根西部，赤诚报国，所形成的“胸怀大局，无私奉献，弘扬传统，艰苦创业”的西迁精神，以及“起点高、基础厚、要求严、重实践”的育人传统，对蒋庄德产生了深刻影响。

    特别值得一提的是，蒋庄德就读的交大机械学科成立于1913年，底蕴深厚，“大咖”云集，先后培养出了钱学森在内的30多位两院院士。西迁以来仅在机械系从教的就有周惠久、谢友柏、屈梁生、汪应洛、卢秉恒和蒋庄德等6位院士，校内外传为佳话。其中，屈梁生、卢秉恒和蒋庄德3位院士更是出自同一教研室，曾在一起亲密工作多年。

    提起曾经的老师和同事，蒋庄德语气分外敬重，娓娓道来：董树信教授主要研究表面粗糙度，起草制定了机械加工表面粗糙度国家标准；赵卓贤教授在机械加工表面形状和位置误差方面的研究国内领先；屈梁生院士是我国机械故障诊断学的奠基人，也是将信息学理论引入机械故障诊断研究的第一人；卢秉恒院士作为我国增材制造领域的奠基人和领军人物，与蒋庄德曾同在一个课题组、同住一栋楼，还一同在济南第一机床厂开发超精密车床，一起工作3年，相互鞭策，情谊深厚……

    尤其令蒋庄德印象深刻的是，当年学校对青年教师上讲台的要求很高：先要在教研室、大班课多次试讲，接受教研室几位老教师一遍遍的“打磨”，包括板书、讲话的频率、声调的高低，公式推导的步骤等各个方面，都必须达到要求，过关后才能做助教，再锻炼一段时间方能正式登台授课；自西迁以来，凡进入精密度量实验室，“穿白大褂，先打扫干净卫生，戴上白手套，再开始做实验”的规矩成为所有新老教师的行动自觉，没有一个人搞特殊。老师们在学术上是严厉的，但提携后辈则温煦如春，不遗余力。蒋庄德还清楚地记得，当年他邀请屈梁生院士做自己首个博士生答辩委员会主席，以严格著称的屈先生对于学生取得的成果持赞赏、鼓励的态度，令原本忐忑不安的学生更加坚定了献身科学的信心……在长期的学习和执教生涯中，这种崇德尚实、精勤育人的精神风范在蒋庄德身上打下了深深的烙印。

    “做学问、搞科研切忌跟风，要经得起各种‘热闹’干扰。只有坐得住，才能立得稳。”蒋庄德经常这样给团队师生说。秉承“传承、创新、融合”的科研思路，蒋庄德高瞻远瞩又脚踏实地，带领团队勇闯多学科交叉融合新路，坚持不懈开展创新性研究。回顾30多年的科研之路，蒋庄德总结自己“抓住了微纳精密这一主要方向，带出了一支队伍，建立了一个平台。”

    蒋庄德团队主要以微型机电子系统和纳米技术、精密超精密加工这两个方向的研究为主。他主持研制的耐高温压力传感器及系列MEMS器件，解决了航空航天、军工、石化、先进制造等领域高温恶劣环境下的压力/加速度测量难题，打破了国外的技术封锁和垄断，引领和带动了高端MEMS传感器技术和敏感芯片的发展。他主持研制出国内首台1500mm大口径非球面车磨复合机床，打破了国外的技术封锁；主持研制出国内首台集齿轮、齿轮加工刀具、曲轴等复杂型面和回转轴件检测于一体的组合式精密测量仪器，成功替代了国外产品。除此之外，蒋庄德团队在PCR聚合酶链式反应生物检测仪器方面的研究已走在世界前列，纳米测量技术方面的研究也获批了多项国家一级标准物质和二级标准物质。近年来，他开始涉足的量子传感、太赫兹、柔性电子等方向的部分研究也取得了较快进展。

    “历史告诉我们，落后、弱小、被动就要挨打。我们要在自己的研究领域内，主动对接航空、航天、船舶、兵器等国家重点领域和重要方向，努力寻求突破，尽己所能为国家做贡献，这是我们每一个科技工作者的责任和义务。”蒋庄德说。