厚植工匠精神 助力中國制造
——記山東大學機械工程學院副院長姚鵬

謝更好

姚鵬（右）和團隊成員討論超精密加工工藝

制造業是國民經濟命脈所系，是立國之本、強國之基。隨著科學技術的發展，特別是航空航天技術、海洋技術、先進制造技術、石油化工和醫工交叉等領域的發展，對基礎零部件及其制造工具提出了非?？量痰囊?。這些領域常需要使用諸如高強度、高硬度、高韌性、耐高溫、抗輻射等金屬和非金屬難加工材料。然而這些材料在傳統工藝和裝備條件下，很難加工。因此，掌握難加工材料的加工性能、提出新的加工工藝和裝備對于這些材料的推廣和應用十分重要。針對這一行業難題，山東大學機械工程學院教授姚鵬多年來一直將難加工材料的多能場輔助高效精密加工理論和技術研究作為自己矢志探索的科研方向。

機械制造業融匯著精湛的工匠技術和精益求精的工匠精神，而這一精神也在時刻影響著姚鵬的科研之路?！翱茖W技術工作者在解決精密、超精密加工領域的難題時，不僅僅是要提出和解決基礎科學問題，同時也要在工程應用上進行深入推進?！彼f。積年累月，他和研究團隊本著吃苦耐勞、勇于攻堅的精神，在航空航天的慣性導航器件和大口徑光學元件的精密加工技術上，攻克了一系列難題。對他而言，“工匠精神”不僅僅是口號，而是對職業實實在在的摯愛。肩負著為建設制造強國而貢獻科研力量的使命，姚鵬的科研信念始終篤定。

追夢——以興趣為起點的科研路

“始于興趣，久于熱愛，貴于堅持”，這便是對姚鵬科研之路的最佳詮釋。從小，在父親的影響下，姚鵬就對機械領域展現出極大的好奇心，并鍛煉了極強的動手能力。在興趣的驅使下，高中畢業后的姚鵬順利考入東北大學機械工程與自動化學院，而這里便成為他機械工程夢的起點。

遼寧蘊含著豐富的歷史元素和強大的工業力量。作為土生土長的遼寧大連人，姚鵬深知機械技術的發展對東北乃至我國工業發展的重要意義。在東北大學求學期間，姚鵬在機械工程領域不斷深耕，于2002年7月獲得機械工程及自動化專業學士學位。在此之后，姚鵬選擇扎根本校，師從蔡光起教授，繼續攻讀碩士。蔡光起教授是國務院學位委員會學科評議組成員、中國機械工程學會生產工程分會磨粒技術委員會主任，是我國機械制造領域知名的專家，不僅在學術上有著深厚的積淀，還有著豐富的企業經歷。在他的引領下，姚鵬在碩博階段接觸到了精密機床（工業母機）設計及其動態特性研究及磨削加工技術研究。特別是在精密機床方面，蔡光起教授經常帶領著他們深入企業開展機床產品的設計和優化。而這些研究經歷，也為他產業化思想的樹立奠定了堅實的基礎。

為了接觸到精密超精密磨削領域更加先進的技術，姚鵬又赴日本東北大學攻讀博士學位，師從廚川常元教授。廚川常元教授是日本砥粒技術學會會長，一直從事超精密切削磨削技術研究，并與東芝、索尼、佳能等國際知名企業有著廣泛且深入的合作。在他的指導下，姚鵬在博士期間與佳能公司共同開展了半導體光刻機的石英玻璃鏡頭的超精密磨削，不僅解決了企業的技術需求，還為引領企業未來技術的發展指明了方向。這些經歷不僅是姚鵬科研之路的寶貴財富，更堅定了他將科學研究扎根在企業一線的決心。

深耕——攻克光學超精密制造難題

將科研面向國家與社會所需，是姚鵬一直以來的科研信念。對于從事機械制造專業的人而言，對精益求精的癡迷和追求是“專業特性”，更先進的設備、更精巧的工藝就意味著進步和發展，是對過去的自我超越。而近年來姚鵬就將行業內長期未解的難題作為研究目標，不斷深耕著。

姚鵬介紹說：“目前我們常用的難加工材料從機械加工的角度主要可以分為三大類，第一類是高強韌性難加工材料、第二類是高脆性（軟和硬）難加工材料、第三類是兼具高強韌和高硬脆類的難加工材料。”而姚鵬團隊目前主要是針對第二類高脆性難加工材料開展研究。

2012年來到山東大學之后，姚鵬又在精密超精密加工工藝的基礎上，引入了磨料水射流和激光水射流復合加工這一新方向。在國家杰青、長江學者黃傳真教授，國家海外高層次人才王軍教授的引領下，立足于光學和航空航天領域的超精密加工技術需求，開展大量科研探索。特別是為了實現這些高脆性難加工材料的高效高精密加工，他提出了諸多創新手段。

在姚鵬看來，做科研一定要從問題的根源或者起點著手。針對光學玻璃這一典型的硬脆難加工材料，他們深入系統地研究了其常溫和高溫的力學響應機理，建立了磨削過程中單顆磨粒劃擦的裂紋失穩擴展臨界函數，研究了表面微裂紋損傷可控的熱輔助磨削機理，基于一系列理論研究，團隊提出了石英玻璃的高效低損傷全脆性域精密磨削工藝和高效塑性域干磨削工藝，解決了石英玻璃超精密加工過程中效率低、塑性域磨削難以實現的難題。這些研究成果為石英玻璃的精密超精密磨削加工提供了重要的理論基礎和技術保障。

除此之外，針對用于光學玻璃模壓的微結構陣列模具納米級形狀精度和埃米級表面粗糙度要求，姚鵬團隊還將磨料水射流技術與超精密磨削技術相結合，運用水射流砂輪修整技術實現高精度微結構砂輪的制備，從而實現高精度微結構陣列的一次加工成型。加工效率較傳統的單片砂輪軌跡磨削提高了5～10倍?！拔覀冇媚チ纤淞骺梢宰屔拜啽３忠粋€非常鋒利的狀態，能夠實現高效且穩定的超精密加工?！币i說。研究成果還應用于我國大口徑太空望遠鏡碳化硅反射鏡的高效精密磨削。

超薄閃爍晶體在高能粒子探測大科學裝置和X射線計算機斷層掃描成像系統中有大量重要應用。為了將研究更好地與國家的重大需求相結合，姚鵬于2021年成功申請了國家自然科學基金面上項目“基于微納復合結構表面單晶金剛石刀具的超薄閃爍晶體超精密車削技術研究”，針對這一材料在超精密切削時表面/亞表面質量不穩定和成品率低的難題，他和團隊通過研究揭示了軟塑性材料的高應變率超精密加工機理，提出了一種單晶金剛石車刀的飛秒激光在位拋光與微納織構加工技術，提高了金剛石刀具壽命和晶體表面質量。研究結果對推動超薄閃爍晶體材料的高效超精密加工技術的快速發展具有重要的理論意義和實際應用價值。

育人——培養國家急需高層次人才

如果說成長的道路上總需要明燈，那對于姚鵬而言，這一盞盞燈就是他的恩師們。如今身為山東大學機械工程學院副院長，姚鵬也承擔著學校的教育教學管理工作。他深知：研究生和博士時期是高層次人才培養的關鍵階段。面向國家對于不同類型人才的需求，姚鵬在培養具有0到1創新能力學生的同時，也在專業學位人才培養中傾注了大量的心血。針對不同類型的人才培養目標，他們還設計了不同的課程體系?！霸趯W術人才的培養上，我們專門對數學和力學課程模塊進行了強化，從培養學生基礎學科能力出發，提升其科學研究的能力；在專業學位人才培養上，我們又建設了多個研究生產教學融合培養基地，將行業專家引入培養全過程，真正面向行業企業需求培養國家急需人才?！币i說。

師也者，教之以事而喻諸德也。在現如今教育系統逐步實施“五育”并舉的背景下，姚鵬還十分注重對于學生的全方位培養。在他看來，在大學中，學生不僅僅要和老師共同攻克一些科學技術難題，更重要的是作為一個獨立的個體，在學習中不斷提升自己思想道德水平，以及在管理方面、心理建設方面的能力。這才是學生在學校應獲得的完整教育。

不忘初心，方得始終。隨著國家制造業的發展，近些年來我國對極端制造與高性能制造的需求快速增加，而姚鵬的主要研究也始終瞄準這個方向?；谏鐣男枨螅窈笏€將在極端的光學元件和精密機械的加工、檢測與性能提升方面開展大量工作?！拔磥?，面向國家的重大需求、面向經濟主戰場，我希望能夠在航空航天光學器件（如X射線太空望遠鏡）的制造以及民用產品（如VR/AR光學系統）的研制中做出更多立地生根的工作。在中國制造2025的目標愿景下，真正成為一位頂天立地的科研人?！币i堅定地說。